I ricercatori di Cambridge anu dimustratu chì e piante ponu regulà a chimica di a so superficia petali per creà signali iridescenti visibili per l'abi.
Mentre a maiò parte di i fiori pruducenu pigmenti chì pareanu culurite è agisce cum'è un cue visuale à i polinizatori, certi fiori creanu ancu mudelli tridimensionali microscòpichi nantu à e so superfici petali. Queste striazioni parallele riflettenu lunghezze d'onda particulare di luce per pruduce un effettu otticu iridescente chì ùn hè micca sempre visibile à l'ochji umani, ma ancu visibile à l'api.
Ci hè assai cuncurrenza per l'attenzione da i polinizatori è - datu chì u 35% di i culturi di u mondu si basanu in i polinizatori animali - capiscenu cumu e piante facenu mudelli di petali chì piacenu i polinizatori puderia esse significativu per dirigerà a ricerca futura è e pulitiche in agricultura, biodiversità è conservazione.
A ricerca guidata da a squadra di u prufessore Beverley Glover in u Dipartimentu di Scienze di e piante di Cambridge hà revelatu chì ci hè più à u mudellu di petali di ciò chì si vede. I risultati precedenti indicanu chì u buckling meccanicu di u magre, protettivu cuticula strata nantu à a superficia di i ghjovani petali in crescita puderia attivà a furmazione di creste microscòpichi.
Queste dorsali semi-ordinate agisce cum'è griglie di diffrazione chì riflettenu diverse lunghezze d'onda di luce per creà un effettu di aureola blu iridescente in u spettru blu-UV chì i bumblebee ponu vede. In ogni casu, perchè quelli striati solu formanu in certi fiori o ancu solu in certi parti di i petali ùn era micca capitu.
Edwige Moyroud, chì hà iniziatu sta ricerca in u laboratoriu di u prufessore Glover è avà dirige u so propiu gruppu di ricerca à u Laboratoriu Sainsbury, hà sviluppatu l'hibiscus nativu australianu, a malva di Venezia (Hibiscus trionum), cum'è una nova spezia mudellu per pruvà à capisce cumu è quandu. sti nanostrutture sviluppanu.
"U nostru mudellu iniziale hà previstu chì a quantità di cellule cresce è a quantità di cuticule chì e cellule facenu eranu fattori chjave chì cuntrullanu a furmazione di striazioni", disse u duttore Moyroud, "ma quandu avemu cuminciatu à pruvà u mudellu utilizendu. travagliu spirimintali in a malva di Venezia, avemu scupertu chì a so furmazione hè ancu assai dipendente da a chimica di a cuticule, chì affetta cumu a cuticule risponde à e forze chì causanu u buckling ".
"A prossima quistione chì vulemu spiegà hè cumu e diverse chimichi ponu cambià e proprietà meccaniche di a cuticule, cum'è un materiale di costruzione di nanostruttura. Pò esse chì e diverse cumpusizioni chimiche risultatu in una cuticule cù l'architettura diversa o cù una rigidità differente è dunque modi diffirenti di reagisce à e forze sperimentate da e cellule mentre u petali cresce ".
Stu prughjettu hà revelatu chì ci hè una cumminazione di prucessi chì travaglianu inseme è chì permettenu e piante di furmà a so superficia. U duttore Moyroud hà aghjustatu: "I pianti sò chimichi formidabili è questi risultati illustranu cumu si ponu sintonizà precisamente a chimica di a so cuticule per pruduce diverse texture in i so petali. I mudelli furmati à a scala microscòpica ponu cumpiendu una serie di funzioni, da a cumunicazione cù i polinizatori à a difesa contr'à l'erbivori o i patogeni ".
"Sò esempi impressiunanti di diversificazione evolutiva è cumminendu esperimenti è mudeli computazionali, cuminciamu à capisce un pocu megliu cumu e piante ponu fabbricà."
I risultati seranu publicati in Biologicu currente.
"Queste insights sò ancu utili per a biodiversità è travagliu di conservazione perchè aiutanu à spiegà cumu e piante interagiscenu cù u so ambiente ", disse u prufessore Glover, chì hè ancu direttore di u Giardinu Botanicu di l'Università di Cambridge, in quale i circadori anu nutatu prima i fiori iridescenti di a malva di Venezia.
"Per esempiu, e spezie chì sò strettamente ligati ma chì crescenu in diverse regioni geografiche ponu avè mudelli di petali assai diffirenti. Capisce perchè u pattering di petali varieghja è cumu questu puderia influenzà a relazione trà e piante è i so polinizatori puderia aiutà à informà megliu e pulitiche in a futura gestione di i sistemi ambientali è a cunservazione di a biodiversità ".
Investigazione di ciò chì guida u mudellu di petali 3D
I circadori anu pigliatu un approcciu stepwise à l'investigazioni. Prima anu osservatu u sviluppu di petali è anu nutatu chì i mudelli di cuticule appariscenu quandu e cellule s'allunganu, suggerendu chì a crescita era impurtante. Dopu anu determinatu se a misurazione di i paràmetri fisichi ligati à a crescita, cum'è l'espansione di e cellule è u grossu di a cuticule, puderia predichendu bè i mudelli osservati, è truvaru chì ùn puderanu micca. Dopu anu fattu un passu in daretu per pruvà à identificà ciò chì mancava.
E proprietà di un materiale, inorganicu o pruduciutu da e cellule viventi cum'è a cuticule, sò prubabilmente dipendenu da a natura chimica di stu materiale. Cù questu in mente, i circadori anu decisu di guardà a chimica di cuticle, è truvaru chì, veramente, questu hè un fattore di cuntrollu. Per fà questu, anu prima utilizatu un novu metudu da u campu di a chimica per analizà a cumpusizioni di a cuticule in punti assai specifichi attraversu u petale. Questu hà dimustratu chì e regioni petali cù texturizati cuntrastanti (liscia o striata) sò ancu diffirenti in a chimica di a so superficia.
In cunfrontu cù a cuticula liscia, anu truvatu chì a cuticula striata hà alti livelli di l'acidu diidrossi-palmiticu è cera è bassi livelli di composti fenolichi. Per pruvà se a chimica di a cuticule era daveru impurtante, anu allora pioneered un accostu transgenicu in Hibiscus per cambià a chimica di cuticule direttamente in e piante, utilizendu geni simili à quelli cunnisciuti per cuntrullà a produzzione di molécule di cuticule in una pianta mudellu differente, Arabidopsis.
Questu hà dimustratu chì a struttura di a cuticula pò esse mudificata, senza cambià a crescita di e cellule, solu per mudificà a cumpusizioni di a cuticula. Cumu a chimica di a cuticule pò cuntrullà u so plegamentu 3D? I circadori pensanu chì un cambiamentu di cuticule chimica affetta e proprietà meccaniche di a cutícula cum'è, ancu quandu si stende cù un dispositivu speciale, i petali transgenici cù a cutícula liscia sò stati lisci, à u cuntrariu di quelli di e piante salvatiche.