Il segnale segreto dei fiori alle api e altre stupefacenti nanotecnologie nascoste nelle piante

Il segnale segreto dei fiori alle api e altre stupefacenti nanotecnologie nascoste nelle piante
Le api possono vedere un alone blu attorno alla regione viola.
Edwige Moyroud

I fiori hanno un segnale segreto appositamente creato per le api quindi sanno dove raccogliere il nettare. E la nuova ricerca ci ha appena dato una visione più ampia di come funziona questo segnale. I motivi in ​​scala nanometrica sui petali riflettono la luce in un modo che crea effettivamente un "alone blu" attorno al fiore che aiuta ad attirare le api e incoraggia l'impollinazione.

Questo affascinante fenomeno non dovrebbe essere una sorpresa per gli scienziati. Le piante sono in realtà piene di questo tipo di "nanotecnologia", che consente loro di fare ogni tipo di cose incredibili, dalla pulizia di sé alla generazione di energia. E, inoltre, studiando questi sistemi potremmo essere in grado di utilizzarli nelle nostre tecnologie.

La maggior parte dei fiori appare colorata perché contiene pigmenti che assorbono la luce e riflettono solo determinate lunghezze d'onda della luce. Ma alcuni fiori usano anche l'iridescenza, un diverso tipo di colore prodotto quando la luce si riflette da strutture o superfici microscopicamente distanziate.

I colori cangianti dell'arcobaleno che puoi vedere su un CD sono un esempio di iridescenza. È causato da interazioni tra le onde luminose rimbalzando sulle rientranze microscopiche ravvicinate della sua superficie, il che significa che alcuni colori diventano più intensi a scapito degli altri. Man mano che l'angolo di visualizzazione si sposta, i colori amplificati cambiano per dare l'effetto di colore scintillante e morphing che vedi.

Molti fiori usano scanalature tra uno e due millesimi di millimetro nel rivestimento in cera sulla loro superficie per produrre iridescenza in modo simile. Ma i ricercatori stanno studiando il modo in cui alcuni fiori usano l'iridescenza per attirare le api da impollinare notato qualcosa di strano. La spaziatura e l'allineamento delle scanalature non erano perfetti come previsto. E non erano del tutto perfetti in modi molto simili in tutti i tipi di fiori che guardavano.

Queste imperfezioni significavano che invece di dare un arcobaleno come un CD, gli schemi funzionavano molto meglio per la luce blu e ultravioletta rispetto ad altri colori, creando ciò che i ricercatori chiamavano un "alone blu". C'erano buone ragioni per sospettare che questa non fosse una coincidenza.

The percezione dei colori delle api è spostato verso la fine blu dello spettro rispetto al nostro. La domanda era se i difetti nei modelli di cera fossero "progettati" per generare il blu intenso, le violette e le ultraviolette che le api vedono più fortemente. Gli umani possono occasionalmente vedere questi modelli, ma di solito sono invisibili contro sfondi pigmentati rossi o gialli che sembrano molto più scuri per le api.


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I ricercatori hanno testato questo risultato addestrando le api ad associare lo zucchero a due tipi di fiori artificiali. Uno aveva petali realizzati con reticoli perfettamente allineati che davano un'iridescenza normale. L'altro aveva degli accordi imperfetti che replicavano gli aloni blu di diversi fiori veri.

Scoprirono che sebbene le api imparassero ad associare i fiori finti iridescenti con lo zucchero, imparavano meglio e più velocemente con gli aloni blu. Affascinate, sembra che molti diversi tipi di piante da fiore possano aver evoluto questa struttura separatamente, ciascuno utilizzando nanostrutture che forniscono iridescenze leggermente off-kilter per rafforzare i loro segnali alle api.

L'effetto loto

Le piante si sono evolute in molti modi per utilizzare questo tipo di strutture, rendendole effettivamente i primi nanotecnologi della natura. Ad esempio, le cere che proteggono i petali e le foglie di tutte le piante respingono l'acqua, una proprietà nota come "idrofobicità". Ma in alcune piante, come il loto, questa proprietà è esaltata dalla forma del rivestimento in cera in modo da renderla efficacemente autopulente.

La cera è disposta in una serie di strutture a forma di cono alte circa cinque millesimi di millimetro. Questi sono a loro volta rivestiti con modelli frattali di cera a scale ancora più piccole. Quando l'acqua atterra su questa superficie, non può attaccarsi a nulla e quindi forma gocce sferiche che rotolano attraverso la foglia raccogliendo lo sporco lungo la strada fino a quando non cadono dal bordo. Questo è chiamato "superhydrophobicity"O" effetto loto ".

Piante intelligenti

All'interno delle piante esiste un altro tipo di nanostruttura. Mentre le piante assorbono l'acqua dalle loro radici nelle loro cellule, la pressione si accumula all'interno delle cellule fino a quando non è come essere tra i metri 50 e i metri 100 sotto il mare. Al fine di contenere queste pressioni, le celle sono circondate da un muro basato su fasci di catene di cellulosa tra cinque e 50 milionesimi di un millimetro attraverso chiamato microfibrille.

Le singole catene non sono così forti, ma una volta che si formano in microfibre diventano resistenti come l'acciaio. Le microfibrille sono quindi incorporate in una matrice di altri zuccheri per formare un "polimero intelligente" naturale, una sostanza speciale che può alterare le sue proprietà al fine di far crescere la pianta.

Gli esseri umani hanno sempre usato la cellulosa come un polimero naturale, per esempio in carta o cotone, ma gli scienziati stanno ora sviluppando modi per rilasciare microfibrille individuali per creare nuove tecnologie. A causa della sua forza e leggerezza, questa "nanocellulosa" potrebbe avere una vasta gamma di applicazioni. Questi includono parti di automobili più leggere, additivi alimentari ipocalorici, scaffold per l'ingegneria dei tessutie forse anche dispositivi elettronici che potrebbero essere sottili come un foglio di carta.

Forse le nanostrutture di piante più sorprendenti sono i sistemi di raccolta della luce che catturano l'energia della luce per la fotosintesi e la trasferiscono nei siti in cui possono essere utilizzati. Le piante sono in grado di spostare questa energia con un'incredibile efficienza 90%.

The ConversationOra abbiamo la prova che ciò è dovuto al fatto che l'esatta disposizione dei componenti dei sistemi di raccolta della luce consente loro di utilizzare la fisica quantistica per testare molti modi diversi di spostare l'energia simultaneamente e trova il più efficace. Questo aggiunge peso all'idea che la tecnologia quantistica potrebbe aiutare a fornire celle solari più efficienti. Quindi, quando si tratta di sviluppare nuove nanotecnologie, vale la pena ricordare che le piante potrebbero esserci arrivate per prime.

Circa l'autore

Stuart Thompson, Senior Lecturer in Plant Biochemistry, Università di Westminster

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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