Nanoskalowe grzbiety na płatkach wytwarzają „niebieską aureolę”, która pomaga pszczołom w ich lokalizowaniu

Badania wykazały, że nieuporządkowane powierzchnie, które ma większość okrytonasiennych, jak np. stokrotki, wysyłają sygnały optyczne rozpoznawane przez pszczoły. Ten efekt optyczny, nie zawsze widzialny dla ludzi, jest zauważany przez pszczoły, co sugerowałoby, że wyewoluował celem przyciągania owadów zapylających.

Wcześniejsze badania wskazały, że wiele gatunków pszczół woli płatki świecące w zakresie od niebieskiego do ultrafioletowego, ale nie wszystkie rośliny są zawsze w stanie wytwarzać pigmentację w takich odcieniach. W wielu kwiatach brak genetycznych i biochemicznych mechanizmów do regulowania chemii pigmentu, aby utrzymać go w spektrum od niebieskiego do ultrafioletowego. Alternatywnym rozwiązaniem jest więc rozdzielanie spektrum światła, aby za pomocą ich ulubionego koloru przyciągać je.

W artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie »Nature« opisano, jak naukowcy sztucznie odtworzyli nanostruktury z „niebieską aureolą” i użyli ich jako powierzchni sztucznych kwiatów. Następnie sprawdzili reakcje trzmieli na powierzchnie z aureolą i bez niej. Eksperymenty wykazały, że owady potrafią szybciej identyfikować powierzchnie z aureolą, bez względu na barwę powierzchni, oraz kolejność w jakiej są prezentowane.

W jednym rodzaju kwiatów zespół umieścił rozpuszczony cukier a w innym gorzki roztwór. Naukowcy stwierdzili, że pszczoły były w stanie odnajdować nagrodę wykorzystując niebieską aureolę. Naczelny autor artykułu, Edwige Moyroud, z Wydziału Biologii Roślin w Cambridge, otrzymał wcześniej wsparcie w ramach finansowanego ze środków UE projektu NANOPETALS. Jak wyjaśnia, układ wzrokowy owadów różni się od ludzkiego: pszczoły posiadają silniejsze fotoreceptory reagujące w spektrum niebieski-ultrafiolet.

Co więcej, pszczoły poruszały się o około jedną trzecią szybciej między czworobokami z niebieską poświatą niż gładkimi, co wskazywałoby, iż optyczny trik podniósł ich wydajność w poszukiwaniu pożywienia, przy czym w przypadku kwiatów z niebieskim pigmentem była ona mniej więcej równa.

Wszystkie rośliny kwiatowe należą do grupy okrytonasiennych. Naukowcy zanalizowali niektóre z najwcześniejszych roślin wywodzących się z tej grupy i nie stwierdzili obecności wytwarzających poświatę krawędzi płatków, ale znaleźli kilka przykładów takich płatków wśród dwóch głównych grup (jednoliścienne i dwuliścienne właściwe), które pojawiły się w kredzie, ponad 100 milionów lat temu – co zbiega się z wczesną ewolucją odwiedzających kwiaty owadów, zwłaszcza pozyskujących nektar pszczół.

Gatunki, u których stwierdzono obecność płatków wytwarzających poświatę, to Oenothera stricta, Ursinia speciosa i Hibiscus trionum. Naukowcy stwierdzili, że obecność malutkich krawędzi na płatkach różnych gatunków z drzewa genealogicznego roślin kwitnących, sugeruje niezależne ewoluowanie tych nanostruktur.

Wyniki badań przynoszą tyle samo pytań co odpowiedzi, na przykład, jak rośliny regulują stopień nieuporządkowania na powierzchni swoich płatków. Zespół nazywa biologię rozwojową tych struktur prawdziwą tajemnicą – otwierają się zatem nowe ścieżki badań. Pojawiają się także nowe możliwości tworzenia powierzchni dobrze widocznych dla owadów zapylających.

Prace nad finansowanym ze środków UE projektem NANOPETALS (Molecular mechanisms of petal iridescence: how do structural colours arise in flowers?) dobiegły końca w 2014 r. Wsparcie otrzymane przez dwóch naukowców w ramach tego projektu przyczyniło się do realizacji prac opisanych w artykule.

Więcej informacji:
strona projektu w serwisie CORDIS