Las flores tienen una señal secreta especialmente diseñada para las abejas para que sepan dónde recolectar el néctar. Y una nueva investigación nos acaba de dar una idea más clara de cómo funciona esta señal. Los patrones a nanoescala en los pétalos reflejan la luz de una manera que crea efectivamente un "halo azul" alrededor de la flor que ayuda a atraer a las abejas y fomenta la polinización.
Este fenómeno fascinante no debería ser una gran sorpresa para los científicos. En realidad, las plantas están llenas de este tipo de "nanotecnología", que les permite hacer todo tipo de cosas asombrosas, desde limpiarse a sí mismas para generar energía. Y, además, al estudiar estos sistemas, podríamos ponerlas en práctica en nuestro Tecnologías propias.
La mayoría de las flores parecen coloridas porque contienen pigmentos absorbentes de luz que reflejan solo ciertas longitudes de onda de luz. Pero algunas flores también usan iridiscencia, un tipo diferente de color producido cuando la luz se refleja desde estructuras o superficies microscópicamente espaciadas.
Los cambiantes colores del arco iris que puedes ver en un CD son un ejemplo de iridiscencia. Es causado por las interacciones entre las ondas de luz que rebotan en las hendiduras microscópicas espaciadas en su superficie, lo que significa que algunos colores se vuelven más intensos a expensas de otros. A medida que cambia el ángulo de visión, los colores amplificados cambian para dar el efecto de color brillante y cambiante que ves.
Las abejas pueden ver un halo azul alrededor de la región púrpura. (Edwige Moyroud) Muchas flores usan surcos entre una y dos milésimas de milímetro de distancia en el recubrimiento de cera en su superficie para producir iridiscencia de manera similar. Pero los investigadores que investigan la forma en que algunas flores usan iridiscencia para atraer a las abejas a polinizar han notado algo extraño. El espacio y la alineación de los surcos no fueron tan perfectos como se esperaba. Y no eran del todo perfectos de manera muy similar en todos los tipos de flores que observaban.
Estas imperfecciones significaron que, en lugar de dar un arco iris como un CD, los patrones funcionaron mucho mejor para la luz azul y ultravioleta que otros colores, creando lo que los investigadores llamaron un "halo azul". Había buenas razones para sospechar que esto no era Es una coincidencia.
La percepción del color de las abejas se desplaza hacia el extremo azul del espectro en comparación con el nuestro. La pregunta era si los defectos en los patrones de cera estaban "diseñados" para generar los intensos azules, violetas y ultravioletas que las abejas ven con más fuerza. En ocasiones, los humanos pueden ver estos patrones, pero generalmente son invisibles para nosotros contra fondos pigmentados rojos o amarillos que se ven mucho más oscuros para las abejas.
Los investigadores probaron esto entrenando a las abejas para asociar el azúcar con dos tipos de flores artificiales. Uno tenía pétalos hechos con rejillas perfectamente alineadas que daban iridiscencia normal. El otro tenía arreglos defectuosos que replicaban los halos azules de diferentes flores reales.
Descubrieron que aunque las abejas aprendieron a asociar las flores falsas iridiscentes con el azúcar, aprendieron mejor y más rápido con los halos azules. Fascinantemente, parece que muchos tipos diferentes de plantas con flores pueden haber desarrollado esta estructura por separado, cada una utilizando nanoestructuras que dan una iridiscencia ligeramente desordenada para fortalecer sus señales a las abejas.
¡Espera un minuto! Esto no es una flor. (Edwige Moyroud) **********
Las plantas han desarrollado muchas formas de usar este tipo de estructuras, convirtiéndolas efectivamente en los primeros nanotecnólogos de la naturaleza. Por ejemplo, las ceras que protegen los pétalos y las hojas de todas las plantas repelen el agua, una propiedad conocida como "hidrofobicidad". Pero en algunas plantas, como el loto, esta propiedad se ve reforzada por la forma del revestimiento de cera de una manera que efectivamente lo hace autolimpiante.
La cera está dispuesta en una serie de estructuras en forma de cono de aproximadamente cinco milésimas de milímetro de altura. Estos a su vez están cubiertos con patrones fractales de cera a escalas aún más pequeñas. Cuando el agua cae sobre esta superficie, no puede adherirse a ella y, por lo tanto, forma gotas esféricas que ruedan por la hoja recogiendo tierra en el camino hasta que se caen del borde. Esto se llama "superhidrofobia" o el "efecto de loto".
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Dentro de las plantas hay otro tipo de nanoestructura. A medida que las plantas toman agua desde sus raíces hacia sus células, la presión se acumula dentro de las células hasta que es como estar entre 50 metros y 100 metros bajo el mar. Para contener estas presiones, las células están rodeadas por una pared basada en haces de cadenas de celulosa entre cinco y 50 millonésimas de milímetro de ancho llamadas microfibrillas.
Las cadenas individuales no son tan fuertes, pero una vez que se forman en microfibrillas se vuelven tan fuertes como el acero. Las microfibrillas se incrustan en una matriz de otros azúcares para formar un "polímero inteligente" natural, una sustancia especial que puede alterar sus propiedades para hacer que la planta crezca.
Los humanos siempre han usado la celulosa como un polímero natural, por ejemplo, en papel o algodón, pero los científicos ahora están desarrollando formas de liberar microfibrillas individuales para crear nuevas tecnologías. Debido a su resistencia y ligereza, esta "nanocelulosa" podría tener una amplia gama de aplicaciones. Estos incluyen partes de automóviles más livianas, aditivos alimenticios bajos en calorías, andamios para ingeniería de tejidos y quizás incluso dispositivos electrónicos que podrían ser tan delgados como una hoja de papel.
Quizás las nanoestructuras de plantas más sorprendentes son los sistemas de captación de luz que capturan la energía de la luz para la fotosíntesis y la transfieren a los sitios donde se puede utilizar. Las plantas pueden mover esta energía con una increíble eficiencia del 90 por ciento.
Ahora tenemos evidencia de que esto se debe a que la disposición exacta de los componentes de los sistemas de captación de luz les permite usar la física cuántica para probar muchas formas diferentes de mover la energía simultáneamente y encontrar la más efectiva. Esto agrega peso a la idea de que la tecnología cuántica podría ayudar a proporcionar células solares más eficientes. Entonces, cuando se trata de desarrollar una nueva nanotecnología, vale la pena recordar que las plantas pueden haber llegado allí primero.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.
Stuart Thompson, profesor titular de bioquímica vegetal, Universidad de Westminster
