Sinal secreto de flores para abelhas e outras nanotecnologias surpreendentes escondidas em plantas

Sinal secreto de flores para abelhas e outras nanotecnologias surpreendentes escondidas em plantas
As abelhas podem ver um halo azul ao redor da região roxa.
Edwige Moyroud

As flores têm um sinal secreto que é especialmente adaptado para abelhas então eles sabem onde coletar néctar. E novas pesquisas acabaram de nos dar uma ideia melhor de como esse sinal funciona. Padrões em nanoescala nas pétalas refletem a luz de uma maneira que efetivamente cria um “halo azul” ao redor da flor que ajuda a atrair as abelhas e estimula a polinização.

Este fenómeno fascinante não deve ser uma grande surpresa para os cientistas. As plantas estão realmente cheias desse tipo de “nanotecnologia”, que lhes permite fazer todos os tipos de coisas surpreendentes, desde a limpeza até a geração de energia. E, além disso, estudando esses sistemas, podemos usá-los em nossas próprias tecnologias.

A maioria das flores parece colorida porque elas contêm pigmentos que absorvem luz e refletem apenas certos comprimentos de onda da luz. Mas algumas flores também usam a iridescência, um tipo diferente de cor produzido quando a luz reflete de estruturas ou superfícies microscopicamente espaçadas.

As cores variáveis ​​do arco-íris que você pode ver em um CD são um exemplo de iridescência. É causado por interações entre ondas de luz ressaltando os entalhes microscópicos próximos em sua superfície, o que significa que algumas cores se tornam mais intensas às custas de outras. À medida que o ângulo de visão muda, as cores amplificadas mudam para dar o efeito de cor brilhante e metamorfose que você vê.

Muitas flores usam ranhuras entre um e dois milésimos de milímetro de distância no revestimento de cera em sua superfície para produzir iridescência de maneira semelhante. Mas os pesquisadores que investigam o modo como algumas flores usam a iridescência para atrair abelhas a polinizar notei algo estranho. O espaçamento e o alinhamento das ranhuras não eram tão perfeitos quanto o esperado. E eles não eram perfeitos de formas muito semelhantes em todos os tipos de flores que eles olhavam.

Essas imperfeições significavam que, em vez de dar um arco-íris como um CD, os padrões funcionavam muito melhor para a luz azul e ultravioleta do que para as outras cores, criando o que os pesquisadores chamaram de "halo azul". Havia boas razões para suspeitar que isso não era uma coincidência.

O percepção de cor das abelhas é deslocado para o extremo azul do espectro comparado ao nosso. A questão era se as falhas nos padrões de cera foram “desenhadas” para gerar os intensos azuis, violetas e ultra-violetas que as abelhas veem com mais força. Os seres humanos podem, ocasionalmente, ver esses padrões, mas eles geralmente são invisíveis para nós contra fundos pigmentados vermelhos ou amarelos que parecem muito mais escuros para as abelhas.


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Os pesquisadores testaram isso treinando abelhas para associar o açúcar a dois tipos de flor artificial. Um tinha pétalas feitas usando grades perfeitamente alinhadas que davam iridescência normal. O outro tinha arranjos falhos que replicavam os halos azuis de diferentes flores reais.

Eles descobriram que, embora as abelhas aprendessem a associar as flores falsas iridescentes ao açúcar, aprendiam melhor e mais rápido com os halos azuis. De forma fascinante, parece que muitos tipos diferentes de plantas com flores podem ter desenvolvido essa estrutura separadamente, cada uma usando nanoestruturas que dão uma iridescência ligeiramente fora de ordem para fortalecer seus sinais para as abelhas.

O efeito lótus

As plantas desenvolveram muitas maneiras de usar esse tipo de estrutura, tornando-as efetivamente os primeiros nanotecnologistas da natureza. Por exemplo, as ceras que protegem as pétalas e folhas de todas as plantas repelem a água, uma propriedade conhecida como “hidrofobicidade”. Mas em algumas plantas, como o lótus, essa propriedade é reforçada pela forma do revestimento de cera de uma maneira que efetivamente faz com que seja autolimpante.

A cera é disposta em uma matriz de estruturas semelhantes a cones, com cerca de cinco milésimos de milímetro de altura. Estes, por sua vez, são revestidos com padrões fractais de cera em escalas ainda menores. Quando a água cai sobre esta superfície, ela não consegue aderir a ela e por isso forma gotas esféricas que rolam pela folha pegando a sujeira ao longo do caminho até que elas caiam da borda. Isso é chamado de “superhidrofobicidade”Ou o“ efeito lótus ”.

Plantas inteligentes

No interior das plantas existe outro tipo de nanoestrutura. À medida que as plantas absorvem água das suas raízes para as suas células, a pressão acumula-se no interior das células até que seja como estar entre os medidores 50 e os medidores 100 sob o mar. A fim de conter essas pressões, as células são cercadas por uma parede baseada em feixes de cadeias de celulose entre cinco e 50 milionésimos de um milímetro de diâmetro chamado microfibrilas.

As cadeias individuais não são tão fortes, mas, uma vez formadas em microfibrilas, tornam-se tão fortes quanto o aço. As microfibrilas são então incorporadas em uma matriz de outros açúcares para formar um “polímero inteligente” natural, uma substância especial que pode alterar suas propriedades para fazer a planta crescer.

Os seres humanos sempre usaram a celulose como um polímero natural, por exemplo, em papel ou algodão, mas os cientistas agora estão desenvolvendo maneiras de liberar microfibrilas individuais para criar novas tecnologias. Por causa de sua força e leveza, essa “nanocelulose” pode ter uma enorme gama de aplicações. Esses incluem peças de carros mais leves, aditivos alimentares de baixa caloria, andaimes para engenharia de tecidose talvez até dispositivos eletrônicos que poderiam ser tão finos quanto uma folha de papel.

Talvez as nanoestruturas de plantas mais surpreendentes sejam os sistemas de coleta de luz que capturam a energia da luz para a fotossíntese e a transferem para os locais onde ela pode ser usada. As plantas são capazes de mover essa energia com uma eficiência incrível de 90%.

A ConversaçãoAgora temos evidências de que isso ocorre porque o arranjo exato dos componentes dos sistemas de coleta de luz permite que eles usem a física quântica para testar muitas maneiras diferentes de mover a energia simultaneamente e encontrar o mais eficaz. Isso adiciona peso à ideia de que a tecnologia quântica poderia ajudar a fornecer células solares mais eficientes. Então, quando se trata de desenvolver novas nanotecnologias, vale a pena lembrar que as plantas podem ter chegado primeiro.

Sobre o autor

Stuart Thompson, professor sênior de bioquímica de plantas, Universidade de Westminster

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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