Bunga mempunyai isyarat rahsia yang khusus disesuaikan untuk lebah sehingga mereka tahu di mana untuk mengumpul madu. Dan penyelidikan baru baru sahaja memberikan kita gambaran yang lebih mendalam tentang bagaimana isyarat ini berfungsi. Corak nanoscale pada kelopak mencerminkan cahaya dengan cara yang berkesan mencipta "halo biru" di sekeliling bunga yang membantu menarik lebah dan mendorong pendebungaan.
Fenomena yang menarik ini tidak boleh terlalu mengejutkan para saintis. Tumbuhan sebenarnya penuh dengan nanoteknologi seperti ini, yang membolehkan mereka melakukan pelbagai jenis benda yang luar biasa, dari membersihkan diri untuk menjana tenaga. Dan, lebih lagi, dengan mengkaji sistem-sistem ini, kita mungkin dapat menggunakannya dalam teknologi sendiri.
Kebanyakan bunga kelihatan berwarna-warni kerana ia mengandungi pigmen menyerap cahaya yang hanya mencerminkan cahaya panjang gelombang tertentu. Tetapi sesetengah bunga juga menggunakan iridescence, jenis warna yang berbeza yang dihasilkan apabila cahaya mencerminkan dari struktur atau permukaan spasi mikroskopik.
Warna-warna pelangi yang boleh anda lihat pada CD adalah contoh dari iridescence. Ia disebabkan oleh interaksi antara gelombang cahaya melantun lekapan mikroskopik jarak jauh di permukaannya, yang bermaksud beberapa warna menjadi lebih sengit dengan mengorbankan orang lain. Apabila sudut tontonan anda bergeser, warna yang diperkuat berubah untuk memberikan kesan warna yang berkilauan, morphing yang anda lihat.
Lebah boleh melihat halo biru di sekitar kawasan ungu. (Edwige Moyroud) Banyak bunga menggunakan alur di antara satu dan dua ribu milimeter yang berasingan di salutan lilin di permukaan mereka untuk menghasilkan iridescence dengan cara yang sama. Tetapi penyelidik menyiasat cara beberapa bunga menggunakan iridescence untuk menarik lebah untuk menguap telah melihat sesuatu yang aneh. Jarak dan penjajaran alur tidak begitu sempurna seperti yang diharapkan. Dan mereka tidak begitu sempurna dalam cara yang sama dalam semua jenis bunga yang mereka lihat.
Kesempurnaan ini bermakna bahawa bukannya memberikan pelangi sebagai CD, corak bekerja lebih baik untuk cahaya biru dan ultra violet daripada warna lain, mewujudkan apa yang penyelidik memanggil "halo biru." Ada sebab yang baik untuk mengesyaki bahawa ini bukan tidak satu kebetulan.
Persepsi warna lebah digerakkan ke arah akhir spektrum biru berbanding dengan kita. Persoalannya ialah sama ada kelemahan dalam pola lilin itu "direka" untuk menghasilkan blues, violet dan ultra-violet yang kuat yang kelihatan paling kuat. Manusia kadang-kadang dapat melihat corak-corak ini tetapi biasanya tidak kelihatan kepada kita terhadap latar belakang pigmen merah atau kuning yang kelihatan lebih gelap kepada lebah.
Para penyelidik menguji ini dengan melatih lebah untuk mengaitkan gula dengan dua jenis bunga buatan. Satu mempunyai kelopak yang dibuat menggunakan gratings yang sejajar yang memberikan pengawalan yang normal. Yang lain mempunyai perkiraan cacat yang mereplikasi hampir biru dari bunga nyata yang berlainan.
Mereka mendapati bahawa walaupun lebah belajar untuk mengaitkan bunga palsu palsu dengan gula, mereka belajar lebih baik dan lebih cepat dengan warna biru. Menariknya, nampaknya banyak jenis tumbuhan berbunga mungkin telah berkembang struktur ini secara berasingan, masing-masing menggunakan struktur nanost yang memberi sedikit pengawalan yang kurang baik untuk menguatkan isyarat mereka kepada lebah.
Tunggu sekejap! Ini bukan bunga. (Edwige Moyroud) **********
Tumbuhan telah berkembang banyak cara untuk menggunakan struktur seperti ini, dengan berkesan menjadikan mereka ahli nanoteknologi yang pertama. Sebagai contoh, lilin yang melindungi kelopak dan daun semua tumbuhan menangkis air, sebuah harta yang dikenali sebagai "hidrofobisiti." Tetapi di sesetengah tumbuh-tumbuhan, seperti teratai, harta ini dipertingkatkan oleh bentuk salutan lilin dengan cara yang berkesan menjadikannya pembersihan diri.
Lilin disusun dalam pelbagai struktur seperti kon kira-kira lima ribu ketinggian milimeter. Ini pada gilirannya dilapisi dengan pola fraktal lilin pada skala yang lebih kecil. Apabila air mendarat di permukaan ini, ia tidak dapat menahannya sama sekali dan sehingga ia membentuk titisan sfera yang melintasi daun memungut kotoran di sepanjang jalan sehingga mereka jatuh dari tepi. Ini dipanggil "superhydrophobicity" atau "kesan teratai".
**********
Di dalam tumbuh-tumbuhan terdapat satu lagi jenis nanostructure. Apabila tumbuh-tumbuhan mengambil air dari akarnya ke dalam sel-sel mereka, tekanan membina di dalam sel sehingga ia seperti berada antara 50 meter dan 100 meter di bawah laut. Untuk memuat tekanan ini, sel-sel dikelilingi oleh dinding berdasarkan berkas rantai selulosa antara lima hingga 50 juta milimeter di seluruh mikrofibrils yang dipanggil.
Rantai individu tidak begitu kuat tetapi apabila ia terbentuk menjadi mikrofibil, mereka menjadi lebih kuat seperti keluli. Mikrofibrils kemudiannya tertanam dalam matriks gula lain untuk membentuk "polimer pintar" semulajadi, bahan khas yang boleh mengubah sifatnya untuk menjadikan tumbuhan itu berkembang.
Manusia selalu menggunakan selulosa sebagai polimer semulajadi, contohnya dalam kertas atau kapas, tetapi saintis kini sedang mengembangkan cara untuk membebaskan mikrofibil individu untuk membuat teknologi baru. Kerana kekuatan dan ringannya, "nanocellulose" ini boleh mempunyai pelbagai aplikasi yang besar. Ini termasuk bahagian-bahagian kereta yang lebih ringan, bahan tambahan makanan kalori rendah, perancah untuk kejuruteraan tisu dan mungkin juga alat elektronik yang boleh menjadi tipis seperti selembar kertas.
Mungkin struktur nanosta tumbuhan yang paling menakjubkan adalah sistem penuaian cahaya yang menangkap tenaga cahaya untuk fotosintesis dan memindahkannya ke tapak di mana ia boleh digunakan. Tumbuhan dapat memindahkan tenaga ini dengan kecekapan 90 peratus yang luar biasa.
Sekarang kita mempunyai bukti bahawa ini kerana susunan komponen-komponen sistem penuaian yang tepat membolehkan mereka menggunakan fizik kuantum untuk menguji banyak cara yang berbeza untuk menggerakkan tenaga secara serentak dan mencari yang paling berkesan. Ini menambah berat kepada idea bahawa teknologi kuantum dapat membantu menyediakan sel suria yang lebih cekap. Oleh itu, apabila ia datang untuk membangun nanoteknologi baru, perlu diingat bahawa tumbuh-tumbuhan mungkin ada di sana dahulu.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Stuart Thompson, Pensyarah Kanan dalam Biokimia Tumbuhan, Universiti Westminster
