گلبرگ های گل، با تولید "هاله آبی" زنبورها را به سوی خود جذب می کنند

تحقیقات اخیر نشان داده است که تعدادی از گونه های گل های معمول، بر روی سطح گلبرگ خود حاشیه هایی نانو مقیاس دارند که زمانی که از زوایای خاصی دیده می شوند و با نور در می آمیزند.

به گزارش ایانا از سایت "یوراکلرت"، این نانوساختار ها، ذرات نور را از طیف رنگ آبی تا فرابنفش پراکنده می کنند و اثر ظریفی را به وجود می آورند که دانشمندان آن را "هاله آبی" نام گذاری کرده اند.

با ساختن سطوح مصنوعی که تکرار همسان "هاله آبی" است، دانشمندان توانستند اثر آن را بر گرده افشان ها و در این مورد زنبورهای عسل آزمایش کنند. آنها دریافتند که زنبورها می توانند هاله آبی را ببینند و از آ به عنوان علامتی برای مکان یابی گل ها به طور موثری استفاده کنند.

با اینکه حاشیه ها و شیارهای کوچک روی سطح گلبرگ "مانند یک بسته ی ماکارونی"به ترتیب کنار هم قرار گرفته اند، زمانی که دانشمندان گونه های متفاوت گل ها را تحلیل می کردند کشف کردند که این ترتیب شیارها از نظر طول، عرض و فاصله بندی بسیار متفاوت هستند، با اینکه همه یک نوع اثر "هاله آبی" را تولید می کنند.

در حقیقت، حتی بر روی یک گلبرگ تک، دیده شده است که این ساختارهای دستکاری کننده نور به طور شگفت انگیزی نامنظم هستند. این پدیده ای است که فیزیک دانان آن را با عنوان "اختلال" توصیف می کنند.

این پژوهشگران این نتیجه را می گیرند که این گلبرگ های "به هم ریخته" ی نانو مقیاس احتمالا به طور مستقل و به دفعات بسیار، در میان گونه های گیاهی گل دار تکامل یافته اند، اما به یک نتیجه درخشان یکسان رسیده اند و آن افزایش قابلیت رویت برای گرده افشان ها- یک مثال از آنچه با عنوان تکامل همگرا شناخته می شود- است.

این مطالعه توسط یک تیم چند رشته ای از دانشمندان دپارتمان های علوم گیاهی، شیمی و فیزیک دانشگاه کمبریج در کنار همکارانی از باغ های گیاه شناسی سلطنتی کیو و موسسه آدولف مرکل در سوئیس راه اندازی شد. این یافته ها در مجله ی طبیعت منتشر شده است.

نویسنده ارشد این مقاله پروفسور بورلی گلوور، دانشمند گیاهی و مدیر باغ گیاه شناسی کمبریج می گوید: "ما همیشه گمان می کردیم که اختلالی که در سطوح گلبرگ های خود مشاهده می کنیم یک محصول جانبی تصادفی از زندگی است که گیاهان نمی توانند بهتر از آن انجام دهند". "کشف این مسئله که این اختلال به خودی خود چیزی است که این سیگنال نوری مهم را که به زنبورها اجازه می دهد تا به طور موثرتری گل ها را پیدا کنند تولید می کند کاملا غافلگیر کننده بود". "به عنوان یک بیولوژیست، من بعضی اوقات خودم را در حال پوزش طلبیدن از همکاران فیزیکدانم برای به هم ریختگی ها در موجودات زنده می بینم- که چه قدر توسعه و ساختار بدنی آنها معمولا به نظر درهم برهم می آید".

گلوور می گوید: "با این حال، اختلالی که ما در گلبرگ های نانو مقیاس می بینیم به نظر می آید توسط تکامل بدست آمده اند و به کمک به زنبورها برای یافتن گل ها منتهی می شود".

تمام گیاهان گلدار به تبار "نهاندانه" تعلق دارند. پژوهشگران برخی از اولین گیاهان جدا شده از این گروه را تحلیل کردند و هیچ حاشیه تولید کننده هاله ای در گلبرگ نیافتند.

با این حال، آنها چندین مثال از گلبرگ های تولید کننده هاله در میان دو گروه بزرگ گل یافتند (تک لپه ای و دو لپه ای) که در طول دوره کرتاسه، حدود ۱۰۰ میلیون سال پیش ظهور کردند- همزمان با تکامل اولیه حشرات استفاده کننده از گلها به ویژه شهد- که زنبورها از آنها استفاده می کردند.

گلوور می گوید: "یافته های ما نشان می دهد که حاشیه های گلبرگ که «هاله آبی» را تولید می کند دفعات بسیاری در میان تبارهای مختلف گل ها تکامل یافته است، همه همگرا بر این سیگنال نوری برای گرده افشان ها".

گونه هایی که گلبرگ های تولید کننده هاله دارند و این تیم آنها را کشف کردند شامل گل مغربی (گونه ای از پامچال شبانه)، اورسینیا اسپکیوسا (از خانواده ی مروارید) و ختمی سه رنگ (با نام گل بامیه شناخته می شود) می شود.

تمام گل های تحلیل شده، سطوح قابل توجهی از این اختلال ظاهری را در ابعاد و فاصله بندی گلبرگ های نانومقیاس نشان دادند.

دکتر سیلیویا وینولینی از دپارتمان شیمی کمبریج که تیم فیزیک این مطالعه را سرپرستی می کند می گوید: "تنوع وسیعی از آناتومی گلبرگ ها، در ترکیب با نانوساختارهای اختلالی، نشان می دهند که گل های متفاوت باید ویژگی های بصری متفاوتی داشته باشند"."با این حال، ما مشاهده کردیم که تمام این ساختارهای گلبرگ اثر بصری یکسانی در منطقه طیف طول موج آبی تا ماوراء بنفش تولید می کنند، هاله آبی".

مطالعات قبلی نشان داده اند که گونه های بسیاری از زنبورها ترجیح درونی برای رنگ های در طیف بنفش- آبی دارند. با این حال، گیاهان همیشه عمدی در تولید رنگدانه های آبی ندارند.

وینولینی می گوید: "بسیاری از گیاهان دچار نقصان در ظرفیت ژنتیکی و بیو شیمیایی برای دستکاری کردن شیمی رنگدانه ها در طیف آبی تا ماوراءبنفش دارند". "وجود این ساختارهای فتونیک دارای اختلال در گلبرگ های آنها، راه جایگزینی برای تولید سیگنال هایی که حشرات را جذب می کند فراهم می کند".

این پژوهشگران به طور مصنوعی هاله آبی نانوساختار را بازسازی کردند و از آنها به عنوان سطوحی برای گل های مصنوعی استفاده کردند. در یک "عرصه پرواز" در آزمایشگاهی در کمبریج آنها آزمایش کردند که چگونه زنبورهای عسل به سطوح با و بدون هاله پاسخ می دهند.

آزمایش های آنها نشان داد که زنبورها می توانند تفاوت را درک کنند و سطوح دارای هاله را سریع تر تشخیص دهند- حتی زمانی که هر دو نوع سطح با رنگدانه های مشابه سیاه و زرد رنگ آمیزی شده اند.

با استفاده از راه حل شکر در یک نوع از گل های مصنوعی و راه حل کنین تلخ در نوع دیگر، این دانشمندان دریافتند که زنبورها می توانند از هاله آبی برای اینکه یاد بگیرند کدام نوع از سطوح پاداش دارد استفاده کنند.

ادویگ مویرود از دپارتمان علوم گیاهی کمبریج و نویسنده ارشد این مقاله می گوید: "برخلاف ما، زنبورها فعالیت فتوگرامتر (نورپذیری) را در بخش های آبی این طیف افزایش می دهند"."انسان ها می توانند برخی هاله های آبی را شناسایی کنند- آنهایی که از گیاهان با رنگدانه های تیره ساطع می شود. برای مثال لاله ی سیاه که با نام ملکه شب شناخته می شود".

او می گوید: "با این حال ما نمی توانیم یک گل زرد با هاله آبی و گلی بدون هاله را از هم تشخیص دهیم- اما مطالعه ما نشان می دهد که زنبورهای عسل می توانند".

این تیم می گویند این یافته ها فرصت های جدیدی را برای توسعه سطوحی که برای گرده افشان بسیار قابل رویت هستند باز می کند و به بررسی این می پردازد که چگونه گیاهان سطوح اختلال را در سطح گلبرگ های خود کنترل می کنند. گلوور اضافه کرد: " بیولوژی توسعه پذیر این ساختارها یک راز واقعی است".

مترجم: بهاران پدرام