Bunga memiliki sinyal rahasia yang dirancang khusus untuk lebah sehingga mereka tahu di mana mengumpulkan nektar. Dan penelitian baru baru saja memberi kita wawasan yang lebih besar tentang bagaimana sinyal ini bekerja. Pola berskala nano pada kelopak memantulkan cahaya dengan cara yang secara efektif menciptakan "lingkaran biru" di sekitar bunga yang membantu menarik lebah dan mendorong penyerbukan.
Fenomena menarik ini seharusnya tidak terlalu mengejutkan bagi para ilmuwan. Tumbuhan sebenarnya penuh dengan "nanoteknologi" semacam ini, yang memungkinkan mereka melakukan segala macam hal luar biasa, dari membersihkan diri hingga menghasilkan energi. Dan, lebih jauh lagi, dengan mempelajari sistem ini, kita mungkin dapat menggunakannya untuk digunakan di teknologi sendiri.
Sebagian besar bunga tampak berwarna-warni karena mengandung pigmen penyerap cahaya yang hanya memantulkan panjang gelombang cahaya tertentu. Tetapi beberapa bunga juga menggunakan warna-warni, jenis warna berbeda yang dihasilkan ketika cahaya memantul dari struktur atau permukaan yang berjarak mikroskopis.
Warna-warna pelangi yang dapat Anda lihat pada CD adalah contoh dari iridescence. Hal ini disebabkan oleh interaksi antara gelombang cahaya yang memantul dari lekukan mikroskopis jarak dekat di permukaannya, yang berarti beberapa warna menjadi lebih intens dengan mengorbankan yang lain. Saat sudut tampilan Anda bergeser, warna yang diperkuat berubah untuk memberikan efek warna berkilauan dan morphing yang Anda lihat.
Lebah dapat melihat lingkaran cahaya biru di sekitar wilayah ungu. (Edwige Moyroud) Banyak bunga menggunakan alur antara satu dan dua ribu milimeter terpisah di lapisan lilin pada permukaannya untuk menghasilkan warna dengan cara yang sama. Tetapi para peneliti menyelidiki cara beberapa bunga menggunakan warna-warni untuk menarik lebah menyerbuki telah melihat sesuatu yang aneh. Jarak dan penjajaran alur tidak sesempurna yang diharapkan. Dan mereka tidak cukup sempurna dengan cara yang sangat mirip dalam semua jenis bunga yang mereka lihat.
Ketidaksempurnaan ini berarti bahwa alih-alih memberikan pelangi seperti halnya CD, pola-pola itu bekerja lebih baik untuk cahaya biru dan ultra-violet daripada warna lain, menciptakan apa yang oleh para peneliti disebut sebagai "lingkaran biru." Ada alasan bagus untuk curiga bahwa ini bukan kebetulan.
Persepsi warna lebah bergeser ke arah ujung biru spektrum dibandingkan dengan kita. Pertanyaannya adalah apakah cacat pada pola lilin itu "dirancang" untuk menghasilkan warna biru, ungu, dan ultra violet yang paling kuat dilihat lebah. Manusia kadang-kadang dapat melihat pola-pola ini tetapi mereka biasanya tidak terlihat oleh kita dengan latar belakang berpigmen merah atau kuning yang terlihat jauh lebih gelap dari lebah.
Para peneliti menguji ini dengan melatih lebah untuk mengasosiasikan gula dengan dua jenis bunga buatan. Satu memiliki kelopak dibuat menggunakan kisi-kisi selaras sempurna yang memberikan warna normal. Yang lain memiliki pengaturan cacat mereplikasi lingkaran cahaya biru dari bunga asli yang berbeda.
Mereka menemukan bahwa walaupun lebah belajar mengasosiasikan bunga palsu berwarna-warni dengan gula, mereka belajar lebih baik dan lebih cepat dengan lingkaran cahaya biru. Menariknya, tampaknya banyak jenis tanaman berbunga yang mungkin telah berevolusi struktur ini secara terpisah, masing-masing menggunakan struktur nano yang memberikan warna sedikit off-kilter untuk memperkuat sinyal mereka menjadi lebah.
Tunggu sebentar! Ini bukan bunga. (Edwige Moyroud) **********
Tumbuhan telah berevolusi banyak cara untuk menggunakan struktur semacam ini, secara efektif menjadikannya sebagai nanoteknologi pertama di alam. Sebagai contoh, lilin yang melindungi kelopak dan daun semua tanaman mengusir air, sebuah properti yang dikenal sebagai "hidrofobisitas." secara efektif membuatnya membersihkan sendiri.
Lilin diatur dalam susunan struktur seperti kerucut sekitar lima per seribu milimeter tingginya. Ini pada gilirannya dilapisi dengan pola fraktal lilin pada skala yang lebih kecil. Ketika air mendarat di permukaan ini, ia tidak bisa menempel sama sekali dan karena itu membentuk tetesan bola yang menggelinding di daun mengambil kotoran di sepanjang jalan sampai jatuh dari tepi. Ini disebut "superhydrophobicity" atau "efek lotus".
**********
Di dalam tanaman ada jenis lain dari struktur nano. Saat tanaman mengambil air dari akarnya ke dalam sel mereka, tekanan terbentuk di dalam sel sampai seperti berada di antara 50 meter dan 100 meter di bawah laut. Untuk menahan tekanan-tekanan ini, sel-sel dikelilingi oleh dinding berdasarkan ikatan rantai selulosa antara lima dan 50 juta milimeter yang disebut mikrofibril.
Rantai individu tidak sekuat itu tetapi begitu mereka dibentuk menjadi mikrofibril mereka menjadi sekuat baja. Mikrofibril kemudian tertanam dalam matriks gula lain untuk membentuk "polimer pintar" alami, suatu zat khusus yang dapat mengubah sifat-sifatnya untuk membuat tanaman tumbuh.
Manusia selalu menggunakan selulosa sebagai polimer alami, misalnya dalam kertas atau kapas, tetapi para ilmuwan sekarang mengembangkan cara untuk melepaskan mikrofibril individu untuk menciptakan teknologi baru. Karena kekuatan dan ringannya, "nanoselulosa" ini dapat memiliki sejumlah besar aplikasi. Ini termasuk bagian mobil yang lebih ringan, aditif makanan rendah kalori, perancah untuk rekayasa jaringan dan bahkan mungkin perangkat elektronik yang dapat setipis selembar kertas.
Mungkin struktur nano tanaman yang paling menakjubkan adalah sistem pemanenan cahaya yang menangkap energi cahaya untuk fotosintesis dan mentransfernya ke situs di mana ia dapat digunakan. Tumbuhan mampu menggerakkan energi ini dengan efisiensi 90 persen yang luar biasa.
Kami sekarang memiliki bukti bahwa ini karena pengaturan yang tepat dari komponen sistem pemanenan cahaya memungkinkan mereka untuk menggunakan fisika kuantum untuk menguji berbagai cara untuk menggerakkan energi secara bersamaan dan menemukan yang paling efektif. Ini menambah bobot pada gagasan bahwa teknologi kuantum dapat membantu menyediakan sel surya yang lebih efisien. Jadi ketika datang untuk mengembangkan nanoteknologi baru, perlu diingat bahwa tanaman mungkin ada di sana terlebih dahulu.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Stuart Thompson, Dosen Senior bidang Biokimia Tumbuhan, Universitas Westminster
