As flores têm um sinal secreto que é especialmente adaptado para as abelhas, para que elas saibam onde coletar o 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, ao estudar esses sistemas, podemos usá-los em nossa tecnologias próprias.
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 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 causada por interações entre as ondas de luz refletindo os entalhes microscópicos 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.
As abelhas podem ver um halo azul ao redor da região roxa. (Edwige Moyroud) 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 notaram algo estranho. O espaçamento e o alinhamento dos sulcos 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 outras cores, criando o que os pesquisadores chamavam de "halo azul". é uma coincidência.
A percepção das cores das abelhas é deslocada para o extremo azul do espectro em comparação com o 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.
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 uma iridescência normal. O outro tinha arranjos falhos replicando 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. Fascinante, parece que muitos tipos diferentes de plantas com flores podem ter desenvolvido essa estrutura separadamente, cada um usando nanoestruturas que dão uma iridescência ligeiramente fora de ordem para fortalecer seus sinais para as abelhas.
Espere um minuto! Isto não é uma flor. (Edwige Moyroud) **********
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 as folhas de todas as plantas repelem a água, uma propriedade conhecida como “hidrofobicidade”. Mas em algumas plantas, como o lótus, essa propriedade é realçada pela forma do revestimento de cera de uma forma que efetivamente faz com que seja auto-limpante.
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 se ater 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 "super-hidrofobia" ou o "efeito lótus".
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No interior das plantas existe outro tipo de nanoestrutura. À medida que as plantas absorvem água das raízes para as células, a pressão se acumula dentro das células até ficar entre 50 e 100 metros abaixo do nível do mar. Para conter estas pressões, as células são envolvidas por uma parede baseada em feixes de cadeias de celulose entre cinco e 50 milionésimos de milímetro através de microfibrilas chamadas.
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. Estes incluem peças de carros mais leves, aditivos alimentares de baixa caloria, andaimes para engenharia de tecidos e 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 captam 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 incrível eficiência de 90%.
Agora 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 a 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.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Stuart Thompson, professor de bioquímica de plantas da Universidade de Westminster
