يمكن للنحل رؤية هالة زرقاء حول المنطقة الأرجواني. إدويج مويرود
الزهور لديها إشارة سرية مصممة خصيصا للنحل حتى يعرفوا أين يجمعون الرحيق. وقد أعطتنا الأبحاث الجديدة للتو فكرة عن كيفية عمل هذه الإشارة. تعكس الأنماط النانوية على البتلة الضوء بطريقة تخلق "هالة زرقاء" حول الزهرة وتساعد على جذب النحل وتشجع التلقيح.
هذه الظاهرة المدهشة لا ينبغي أن تكون مفاجئة للعلماء. النباتات مليئة بالفعل بهذا النوع من "تكنولوجيا النانو" ، التي تمكنهم من القيام بكل أنواع الأشياء المدهشة ، من تنظيف أنفسهم لتوليد الطاقة. والأكثر من ذلك ، من خلال دراسة هذه الأنظمة ، قد نتمكن من استخدامها في تكنولوجياتنا الخاصة.
تبدو معظم الأزهار ملونة لأنها تحتوي على أصباغ ممتصة للضوء وتعكس فقط موجات معينة من الضوء. لكن بعض الأزهار تستخدم أيضا التقزح اللوني ، وهو نوع مختلف من الألوان ينتج عندما ينعكس الضوء من البنى أو الأسطح المجهرية ذات التباعد الميكروسكوبي.
إن ألوان قوس قزح المتحركة التي يمكنك رؤيتها على قرص مضغوط هي مثال على التقزح اللوني. انها سببها التفاعلات بين موجات الضوء ترتد عن الفجوات المجهرية المتقاربة في سطحها ، مما يعني أن بعض الألوان تصبح أكثر كثافة على حساب الآخرين. عندما تتغير زاوية المشاهدة ، تتغير الألوان المضخمة لإعطاء تأثير اللون المتلألئ الذي يتغير.
تستخدم العديد من الزهور الأخاديد بين واحد إلى اثنين من الألف من المليمترات وبصرف النظر في طلاء الشمع على سطحها لإنتاج التقزح اللوني بطريقة مشابهة. لكن الباحثين الذين يحققون في الطريقة التي تستخدم فيها بعض الأزهار التقزح اللوني لجذب النحل لتلقيح لاحظت شيئا غريبا. لم تكن المسافات والمحاذاة بين الأخاديد مثالية تمامًا كما كان متوقعًا. ولم تكن مثالية تمامًا بطرق مشابهة جدًا في جميع أنواع الزهور التي نظروا إليها.
هذه العيوب تعني أنه بدلاً من إعطاء قوس قزح كما يفعل قرص مضغوط ، عملت الأنماط بشكل أفضل بكثير للضوء الأزرق والأشعة فوق البنفسجية من الألوان الأخرى ، مما خلق ما وصفه الباحثون بـ "الهالة الزرقاء". كان هناك سبب وجيه للشك في أن هذا لم يكن مجرد مصادفة.
• الإدراك اللوني للنحل يتم تحريكه نحو النهاية الزرقاء من الطيف مقارنةً بنا. كان السؤال المطروح هو ما إذا كانت العيوب في أنماط الشمع قد "صممت" لتوليد الكآبة الشديدة ، والبنفسج والبنفسج الزائد الذي يرى النحل بقوة أكبر. يمكن للإنسان أن يرى هذه الأنماط من حين لآخر ولكنها عادة ما تكون غير مرئية لنا ضد الخلفيات الصباغية الحمراء أو الصفراء التي تبدو أكثر قتامة بالنسبة للنحل.
اختبر الباحثون ذلك عن طريق تدريب النحل لربط السكر بنوعين من الزهور الاصطناعية. كان لدى أحدهما بتلات مصنوعة باستخدام حبيبات متناسقة بشكل مثالي تعطي التقزح اللوني العادي. الآخر لديه ترتيبات معيبة مكررة الهالات الزرقاء من زهور حقيقية مختلفة.
ووجد الباحثون أنه على الرغم من أن النحل تعلَّم ربط الزهيرات المتقشرة برائحة السكر ، فقد تعلموا بشكل أفضل وأسرع مع الهالات الزرقاء. يبدو أن العديد من الأنواع المختلفة للنباتات المزهرة قد طورت هذه البنية بشكل منفصل ، حيث تستخدم كل منها البنية النانوية التي تعطي تقزحًا طفيفًا خارج الصفراء لتقوية إشاراتها للنحل.
تأثير اللوتس
لقد طورت النباتات طرقًا عديدة لاستخدام هذا النوع من البنى ، مما جعلها أولًا تقانة النانو في الطبيعة. على سبيل المثال ، الشموع التي تحمي بتلات وأوراق جميع النباتات تنفث الماء ، وهي خاصية تعرف باسم "hydrophobicity". ولكن في بعض النباتات ، مثل اللوتس ، تم تعزيز هذه الخاصية من خلال شكل طلاء الشمع بطريقة تجعلها فعالة في التنظيف الذاتي.
يتم ترتيب الشمع في مجموعة من الهياكل الشبيهة بالخردل حوالي خمسة آلاف من المليمتر في الارتفاع. هذه هي بدورها المغلفة مع أنماط كسورية من الشمع في جداول أصغر. عندما تهبط المياه على هذا السطح ، فإنها لا تستطيع التمسك بها على الإطلاق ، وبالتالي فهي تشكل قطرات كروية تتدحرج عبر الورقة لتلتقط الأوساخ على طول الطريق حتى تسقط من الحافة. هذا يسمي "superhydrophobicityأو "تأثير اللوتس".
النباتات الذكية
داخل النباتات هناك نوع آخر من البنية النانوية. عندما تشحن النباتات الماء من جذورها إلى خلاياها ، يبني الضغط داخل الخلايا حتى يكون مثل ما بين 50 متر و 100 تحت البحر. من أجل احتواء هذه الضغوط ، فإن الخلايا محاطة بجدار قائم على حزم سلاسل من السليلوز بين خمسة و 50 من المليون من المليمتر الذي يسمى microfibrils.
لا تكون السلاسل الفردية قوية بهذا القدر ، ولكن بمجرد أن تتشكل في الميكروفونات الصغيرة تصبح قوية مثل الفولاذ. ثم يتم دمج الميكروفيلات في مصفوفة من السكريات الأخرى لتشكيل "بوليمر ذكي" طبيعي ، وهو مادة خاصة يمكن أن تغير خصائصه من أجل جعل النبات ينمو.
لطالما استخدم البشر السليلوز كبوليمر طبيعي ، على سبيل المثال في الورق أو القطن ، لكن العلماء يطورون الآن طرقًا للإفراج عن الميكروفيلات الفردية لإنشاء تقنيات جديدة. بسبب قوتها وخفوتها ، يمكن أن يكون لهذه "النانوسليلوز" مجموعة كبيرة من التطبيقات. وتشمل هذه قطع غيار السيارات أخف وزنا, إضافات غذائية منخفضة السعرات الحرارية, السقالات لهندسة الأنسجةوربما حتى الأجهزة الإلكترونية التي يمكن أن تكون رقيقة مثل ورقة.
ولعل أكثر الهياكل المدهشة للنظم هي نظم جمع الضوء التي تلتقط الطاقة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي وتحولها إلى المواقع التي يمكن استخدامها فيها. تستطيع النباتات نقل هذه الطاقة بكفاءة لا تصدق من 90٪.
لدينا الآن دليل على أن هذا بسبب أن الترتيب الدقيق لمكونات نظم الحصاد الخفيفة يسمح لها باستخدام فيزياء الكم لاختبار العديد من الطرق المختلفة لنقل الطاقة في وقت واحد و العثور على الأكثر فعالية. هذا يضيف وزنا لفكرة أن التكنولوجيا الكم يمكن أن تساعد في توفير خلايا شمسية أكثر كفاءة. لذلك عندما يتعلق الأمر بتطوير تكنولوجيا النانو الجديدة ، يجدر بنا أن نتذكر أن النباتات قد وصلت إلى هناك أولاً.
نبذة عن الكاتب
ستيوارت طومسون ، محاضر أول في الكيمياء الحيوية النباتية ، جامعة وستمنستر
تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب ذات صلة:
at سوق InnerSelf و Amazon
