Señal secreta de las flores a las abejas y otras nanotecnologías increíbles escondidas en las plantas

Señal secreta de las flores a las abejas y otras nanotecnologías increíbles escondidas en las plantas
Las abejas pueden ver un halo azul alrededor de la región púrpura.
Edwige Moyroud

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 mejor idea de cómo funciona esta señal. Los patrones a nanoescala en los pétalos reflejan la luz de una manera que efectivamente crea un "halo azul" alrededor de la flor que ayuda a atraer a las abejas y fomenta la polinización.

Este fascinante fenómeno no debería ser una sorpresa para los científicos. Las plantas están llenas de este tipo de "nanotecnología", que les permite hacer todo tipo de cosas increíbles, desde limpiarse hasta generar energía. Y, además, al estudiar estos sistemas podríamos utilizarlos en nuestras propias tecnologías.

La mayoría de las flores son coloridas porque contienen pigmentos que absorben la luz y reflejan solo ciertas longitudes de onda de luz. Pero algunas flores también usan iridiscencia, un tipo diferente de color que se produce cuando la luz se refleja en estructuras o superficies microscópicamente espaciadas.

Los colores cambiantes del arco iris que puedes ver en un CD son un ejemplo de iridiscencia. Es causado por interacciones entre ondas de luz rebotando en las indentaciones microscópicas estrechamente espaciadas en su superficie, lo que significa que algunos colores se vuelven más intensos a expensas de otros. A medida que su ángulo de visión cambia, los colores amplificados cambian para dar el efecto de color brillante y cambiante que usted ve.

Muchas flores usan surcos de entre una y dos milésimas de milímetro en el revestimiento de cera en su superficie para producir iridiscencia de una manera similar. Pero los investigadores que investigan la forma en que algunas flores usan la iridiscencia para atraer a las abejas a polinizar tienen notado algo extraño. El espaciado y la alineación de los surcos no fueron tan perfectos como se esperaba. Y no eran del todo perfectos en formas muy similares en todos los tipos de flores que miraban.

Estas imperfecciones significaron que en lugar de dar un arco iris como lo hace 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 una coincidencia.

El 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 mayor fuerza. Los humanos ocasionalmente pueden ver estos patrones, pero usualmente 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 usando rejillas perfectamente alineadas que daban una iridiscencia normal. El otro tenía arreglos defectuosos que reproducían los halos azules de diferentes flores reales.

Descubrieron que, aunque las abejas aprendieron a asociar las flores falsas iridiscentes con 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 usando nanoestructuras que dan una iridiscencia ligeramente desviada para fortalecer sus señales a las abejas.

El efecto de loto

Las plantas han desarrollado muchas formas de utilizar este tipo de estructuras, convirtiéndolas 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 "hidrofobia". Pero en algunas plantas, como el loto, esta propiedad se ve reforzada por la forma del recubrimiento de cera de manera que efectivamente se autolimpia.

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 recubiertos con patrones fractales de cera a escalas incluso más pequeñas. Cuando el agua cae en esta superficie, no puede adherirse a ella en absoluto y forma gotas esféricas que ruedan por la hoja y recogen la suciedad a lo largo del camino hasta que se caen del borde. Se llama "superhidrofobicidad"O el" efecto de loto ".

Plantas inteligentes

Dentro de las plantas hay otro tipo de nanoestructura. A medida que las plantas absorben agua de sus raíces en sus celdas, la presión se acumula dentro de las celdas hasta que es como estar entre los medidores 50 y los metros 100 bajo el mar. Para contener estas presiones, las celdas están rodeadas por una pared basada en paquetes 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 seres 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 microfibras individuales para crear nuevas tecnologías. Debido a su fuerza y ​​ligereza, esta "nanocelulosa" podría tener una gran variedad de aplicaciones. Éstas incluyen piezas de automóviles más ligeros, aditivos alimentarios 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 vegetales más asombrosas son los sistemas de captura de luz que capturan la energía de la luz para la fotosíntesis y la transfieren a los sitios donde puede usarse. Las plantas pueden mover esta energía con una increíble eficiencia 90%.

La conversaciónAhora tenemos evidencia de que esto se debe a que la disposición exacta de los componentes de los sistemas de recolección de luz les permite utilizar la física cuántica para probar muchas formas diferentes de mover la energía simultáneamente y encontrar el más efectivo. Esto agrega peso a la idea de que la tecnología cuántica podría ayudar a proporcionar celdas solares más eficientes. Entonces, cuando se trata de desarrollar nuevas nanotecnologías, vale la pena recordar que las plantas pueden haber llegado primero.

Sobre el Autor

Stuart Thompson, profesor titular de Bioquímica de Plantas, Universidad de Westminster

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.

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