Rože imajo tajni signal, ki je posebej prilagojen za čebele, tako da vedo, kje nabirati nektar. In nove raziskave so nam le dale večji vpogled v to, kako deluje ta signal. Nanoslikalni vzorci na cvetnih listih odsevajo svetlobo na način, da učinkovito ustvari "modro halo" okoli cveta, ki pomaga privabiti čebele in spodbuja opraševanje.
Ta očarljiv pojav ne bi smel presenetiti znanstvenikov. Rastline so pravzaprav polne tovrstne »nanotehnologije«, ki jim omogoča, da delajo vse vrste neverjetnih stvari, od čiščenja do pridobivanja energije. In še več, s proučevanjem teh sistemov bi jih lahko uporabili v svojih lastne tehnologije.
Večina cvetov je videti barvita, ker vsebujejo pigmente, ki absorbirajo svetlobo in odsevajo le določene valovne dolžine svetlobe. Toda nekatere rože uporabljajo tudi iridescenco, drugačno barvo, ki nastane, ko se svetloba odbija od mikroskopsko razmaknjenih struktur ali površin.
Gibljive barve mavrice, ki jih lahko vidite na CD-ju, so primer iridescence. Povzročajo jo interakcije med svetlobnimi valovi, ki odbijajo od blizu odmaknjenih mikroskopskih vdolbinic na njeni površini, kar pomeni, da nekatere barve postanejo bolj intenzivne na račun drugih. Ko se zorni kot spreminja, se ojačane barve spreminjajo, tako da dobite svetleč, morfing barvni učinek, ki ga vidite.
Čebele lahko vidijo modro halo okoli vijolične regije. (Edwige Moyroud) Številni cvetovi uporabljajo utore med eno in dve tisočinki milimetra narazen v voščeni prevleki na svoji površini, da na podoben način ustvarijo iridescenco. Toda raziskovalci, ki raziskujejo način, kako nekatere rože uporabljajo iridescenco, da privabijo čebele za opraševanje, so opazile nekaj nenavadnega. Razmik in poravnava utorov nista bila ravno tako popolna, kot smo pričakovali. In niso bile povsem popolne na zelo podobne načine v vseh vrstah cvetov, ki so jih gledali.
Te nepopolnosti so pomenile, da so vzorci namesto dajanja mavrice kot CD storili veliko bolje za modro in ultra vijolično svetlobo kot druge barve, kar je ustvarilo tisto, kar so raziskovalci poimenovali "modri halo". Obstajal je dober razlog za sum, da to ni ni naključje.
Barvna percepcija čebel se premakne proti modrem koncu spektra v primerjavi z našim. Vprašanje je bilo, ali so bile pomanjkljivosti voščenih vzorcev "zasnovane" tako, da ustvarjajo intenzivno modrino, vijolice in ultra vijolice, ki jih čebele najbolj vidijo. Ljudje lahko občasno opazimo te vzorce, vendar so po navadi pri nas nevidni zaradi rdečih ali rumenih pigmentiranih ozadij, ki so za čebele videti precej temnejše.
Raziskovalci so to preizkusili tako, da so čebele usposobili za povezavo sladkorja z dvema vrstama umetnega cveta. Na enem so bili cvetni listi, narejeni s pomočjo popolnoma poravnanih rešetk, ki dajejo normalno iridescenco. Drugi so imeli napačne ureditve, ki so posnemale modre hale iz različnih pravih rož.
Ugotovili so, da so se čebele naučile prepleskati ponarejene cvetove s sladkorjem, bolje in hitreje pa so se naučile z modrimi orehi. Fascinantno se zdi, da je veliko različnih vrst cvetočih rastlin morda razvilo to strukturo ločeno, pri čemer vsaka uporablja nanostrukture, ki dajejo rahlo odmirajočo iridescenco za krepitev signala do čebel.
Počakaj minuto! To ni cvet. (Edwige Moyroud) **********
Rastline so razvile veliko načinov za uporabo takšnih struktur, s čimer so dejansko postale prvi nanotehnologi v naravi. Na primer, voski, ki ščitijo cvetne liste in liste vseh rastlin, odbijajo vodo, lastnost, znana kot "hidrofobnost". Toda pri nekaterih rastlinah, kot je lotos, se ta lastnost poveča z obliko voščene prevleke na način, da učinkovito omogoča samočiščenje.
Vosek je razporejen v nizu stožčastih struktur, visokih približno pet tisočakov milimetra. Ti so v še manjših luskah prevlečeni s fraktalnimi vzorci voska. Ko voda pristane na tej površini, se nanjo sploh ne more držati in tako tvori sferične kapljice, ki se valjajo po listih in po poti pobirajo umazanijo, dokler ne padejo z roba. Temu pravimo "superhidrofobičnost" ali "učinek lotosa".
**********
V notranjosti rastlin obstaja še ena vrsta nanostrukture. Ko rastline odvzamejo vodo iz svojih korenin v svoje celice, se tlak poveča v celicah, dokler ni približno med 50 in 100 metri pod morjem. Da bi obdržali te pritiske, so celice obdane s steno, ki temelji na svežnjih celuloznih verig med petimi in 50 milijoni milimetrov čez imenovane mikrofibrile.
Posamezne verige niso tako močne, a ko se tvorijo v mikrofibrile, postanejo močne kot jeklo. Mikrofibrili so nato vstavljeni v matrico drugih sladkorjev, da tvorijo naravni "pametni polimer", posebno snov, ki lahko spremeni svoje lastnosti, da rastlina raste.
Ljudje so od nekdaj uporabljali celulozo kot naravni polimer, na primer iz papirja ali bombaža, vendar znanstveniki zdaj razvijajo načine sproščanja posameznih mikrofibrilov za ustvarjanje novih tehnologij. Ta "nanoceluloza" ima zaradi svoje moči in lahkotnosti ogromen obseg uporabe. Sem spadajo lažji avtomobilski deli, nizkokalorični aditivi za živila, odri za tkivno tehniko in morda celo elektronske naprave, ki bi lahko bile tako tanke kot list papirja.
Morda so najbolj osupljive rastlinske nanostrukture sistemi za nabiranje svetlobe, ki zajemajo svetlobno energijo za fotosintezo in jo prenesejo na mesta, kjer jih je mogoče uporabiti. Rastline lahko to energijo premikajo z neverjetnimi 90-odstotnim izkoristkom.
Zdaj imamo dokaze, da je to zato, ker natančna razporeditev sestavnih delov sistemov za pridobivanje svetlobe omogoča, da s pomočjo kvantne fizike preizkušajo več različnih načinov za premikanje energije hkrati in najdejo najučinkovitejše. To dodaja težo ideji, da bi kvantna tehnologija lahko pomagala zagotoviti učinkovitejše sončne celice. Ko govorimo o razvoju nove nanotehnologije, je treba spomniti, da so rastline morda prišle že prej.
Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru.
Stuart Thompson, višji predavatelj biokemije rastlin, Univerza v Westminsterju
