Signal secret de fleurs aux abeilles et autres nanotechnologies étonnantes cachées dans les plantes

Signal secret de fleurs aux abeilles et autres nanotechnologies étonnantes cachées dans les plantes
Les abeilles peuvent voir un halo bleu autour de la région pourpre.
Edwige Moyroud

Les fleurs ont un signal secret spécialement conçu pour les abeilles donc ils savent où recueillir le nectar. Et de nouvelles recherches nous ont permis de mieux comprendre comment ce signal fonctionne. Les motifs à l'échelle nanométrique sur les pétales reflètent la lumière d'une manière qui crée efficacement un «halo bleu» autour de la fleur qui aide à attirer les abeilles et favorise la pollinisation.

Ce phénomène fascinant ne devrait pas surprendre autant les scientifiques. Les plantes sont en fait pleines de ce genre de «nanotechnologie», qui leur permet de faire toutes sortes de choses étonnantes, de se nettoyer à produire de l'énergie. De plus, en étudiant ces systèmes, nous pourrions peut-être les utiliser dans nos propres technologies.

La plupart des fleurs apparaissent colorées parce qu'elles contiennent des pigments absorbant la lumière qui reflètent seulement certaines longueurs d'onde de la lumière. Mais certaines fleurs utilisent également l'irisation, un type de couleur différent produit lorsque la lumière réfléchie à partir de structures ou de surfaces microscopiquement espacées.

Les couleurs changeantes de l'arc-en-ciel que vous pouvez voir sur un CD sont un exemple d'irisation. C'est causé par interactions entre les ondes lumineuses rebondissant les indentations microscopiques étroitement espacées dans sa surface, ce qui signifie que certaines couleurs deviennent plus intenses au détriment des autres. À mesure que votre angle de vue change, les couleurs amplifiées changent pour donner l'effet de couleur scintillante et changeante que vous voyez.

Beaucoup de fleurs utilisent des rainures entre un et deux millièmes de millimètre dans le revêtement de cire sur leur surface pour produire l'irisation de la même manière. Mais les chercheurs qui étudient la façon dont certaines fleurs utilisent l'irisation pour attirer les abeilles à polliniser ont remarqué quelque chose d'étrange. L'espacement et l'alignement des rainures n'étaient pas aussi parfaits que prévu. Et ils n'étaient pas tout à fait parfaits de manière très similaire dans tous les types de fleurs qu'ils ont regardés.

Ces imperfections signifiaient qu'au lieu de donner un arc-en-ciel comme un CD, les motifs fonctionnaient beaucoup mieux pour la lumière bleue et ultraviolette que pour les autres couleurs, créant ce que les chercheurs appelaient un «halo bleu». Il y avait de bonnes raisons de penser que ce n'était pas une coïncidence.

Le perception de la couleur des abeilles est décalée vers l'extrémité bleue du spectre par rapport à la nôtre. La question était de savoir si les défauts dans les motifs de cire étaient «conçus» pour générer les bleus intenses, les violettes et les ultra-violets que les abeilles voient le plus fortement. Les humains peuvent parfois voir ces motifs, mais ils nous sont généralement invisibles contre les arrière-plans pigmentés rouges ou jaunes qui semblent beaucoup plus foncés pour les abeilles.


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Les chercheurs ont testé cela en formant des abeilles pour associer le sucre à deux types de fleurs artificielles. On a fait des pétales en utilisant des réseaux parfaitement alignés qui ont donné une irisation normale. L'autre avait des arrangements défectueux reproduisant les auréoles bleues de différentes vraies fleurs.

Ils ont constaté que bien que les abeilles aient appris à associer les fausses fleurs irisées avec du sucre, elles ont appris mieux et plus vite avec les halos bleus. De manière fascinante, il semble que de nombreux types de plantes à fleurs aient pu développer cette structure séparément, chacune utilisant des nanostructures qui donnent une irisation légèrement décalée pour renforcer leurs signaux aux abeilles.

L'effet lotus

Les plantes ont développé de nombreuses façons d'utiliser ce type de structures, faisant d'elles les premiers nanotechnologistes de la nature. Par exemple, les cires qui protègent les pétales et les feuilles de toutes les plantes repoussent l'eau, une propriété appelée «hydrophobie». Mais dans certaines plantes, comme le lotus, cette propriété est renforcée par la forme du revêtement de cire d'une manière qui le rend effectivement autonettoyant.

La cire est disposée dans un réseau de structures en forme de cône d'environ cinq millièmes de millimètre de hauteur. Ceux-ci sont à leur tour revêtus de motifs fractals de cire à des échelles encore plus petites. Lorsque l'eau se pose sur cette surface, elle ne peut pas y adhérer et forme donc des gouttes sphériques qui roulent sur la feuille et ramassent la saleté jusqu'à ce qu'elles tombent du bord. C'est appelé "superhydrophobie"Ou" l'effet lotus ".

Des plantes intelligentes

À l'intérieur des plantes il y a un autre type de nanostructure. Comme les plantes absorbent l'eau de leurs racines dans leurs cellules, la pression s'accumule à l'intérieur des cellules jusqu'à ce que ce soit comme entre les compteurs 50 et les compteurs 100 sous la mer. Afin de contenir ces pressions, les cellules sont entourées d'un mur à base de faisceaux de chaînes de cellulose entre cinq et un millionième de millimètres de diamètre appelés microfibrilles.

Les chaînes individuelles ne sont pas si fortes, mais une fois qu'elles sont formées en microfibrilles, elles deviennent aussi solides que l'acier. Les microfibrilles sont ensuite incorporées dans une matrice d'autres sucres pour former un «polymère intelligent» naturel, une substance spéciale qui peut modifier ses propriétés afin de faire croître la plante.

Les humains ont toujours utilisé la cellulose comme polymère naturel, par exemple dans le papier ou le coton, mais les scientifiques développent maintenant des moyens de libérer des microfibrilles individuelles pour créer de nouvelles technologies. En raison de sa force et de sa légèreté, cette "nanocellulose" pourrait avoir une vaste gamme d'applications. Ceux-ci inclus pièces de voiture plus légères, additifs alimentaires hypocaloriques, échafaudages pour l'ingénierie tissulaireet peut-être même des appareils électroniques qui pourraient être aussi fins qu'une feuille de papier.

Les nanostructures végétales les plus étonnantes sont peut-être les systèmes de capture de la lumière qui captent l'énergie lumineuse pour la photosynthèse et la transfèrent vers les sites où elle peut être utilisée. Les plantes sont capables de déplacer cette énergie avec une incroyable efficacité 90%.

La ConversationNous avons maintenant la preuve que c'est parce que l'arrangement exact des composants des systèmes de récolte de lumière leur permet d'utiliser la physique quantique pour tester de nombreuses façons de déplacer l'énergie simultanément et trouver le plus efficace. Cela ajoute du poids à l'idée que la technologie quantique pourrait aider à fournir cellules solaires plus efficaces. Donc, quand il s'agit de développer de nouvelles nanotechnologies, il est bon de se rappeler que les plantes ont pu arriver en premier.

A propos de l'auteur

Stuart Thompson, maître de conférences en biochimie végétale, Université de Westminster

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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