นาโนเซนเซอร์ที่เปล่งแสงถูกนำมาใช้เพื่อวัดสัญญาณทางเคมีที่แพร่กระจายผ่านพืชที่มีชีวิตเพื่อตอบสนองต่อความเสียหาย Tedrick LewและMichael Stranoที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และทีมงานระดับนานาชาติได้สร้างอุปกรณ์ใหม่เพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลงของคลื่นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ขณะที่พวกมันเคลื่อนผ่านเนื้อเยื่อของพืชชนิดต่างๆ วิธีการของพวกเขาถือเป็นก้าวสำคัญ
ในการบูรณาการนาโนเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์พืช
และอาจมีประโยชน์มากมายสำหรับการเกษตรเมื่อพืชได้รับความเสียหาย การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าเซลล์รอบๆ บริเวณแผลจะปล่อยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ สิ่งนี้กระตุ้นการปลดปล่อยแคลเซียมไอออนในเซลล์ข้างเคียง และไอออนเหล่านี้กระตุ้นการปลดปล่อยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มากขึ้น ผลที่ได้คือคลื่นเคมีที่แพร่กระจายไปทั่วโรงงาน ผ่านระบบการสื่อสารที่ซับซ้อนนี้ เซลล์พืชได้รับคำสั่งให้ผลิตโมเลกุลที่จำเป็นในการซ่อมแซมความเสียหาย อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีวิธีใดที่นักชีววิทยาจะสังเกตได้อย่างน่าเชื่อถือว่าคลื่นเหล่านี้แพร่กระจายในเวลาจริงอย่างไร
พืชนาโนไบโอนิคLew, Strano และเพื่อนร่วมงานได้สังเกตรูปคลื่นที่ซับซ้อนเหล่านี้โดยใช้เทคนิคที่ Strano พัฒนาขึ้นเป็นครั้งแรก ทีมงานได้รวมเนื้อเยื่อพืชเข้ากับท่อนาโนคาร์บอนเฉพาะที่ปล่อยแสงอินฟราเรดใกล้โดยเฉพาะเมื่อสัมผัสกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งสามารถถ่ายภาพได้โดยตรงด้วยกล้องราคาไม่แพง ผลที่ได้คือพืช “นาโนบิโอนิก” เหล่านี้ช่วยให้ทีมทำแผนที่ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาทั่วทั้งพืชได้ อนุภาคนาโนช่วยเพิ่มการดักจับพลังงานแสงอาทิตย์โดยพืช
ที่สำคัญ ทีมงานของ Lew พบว่านาโนเซนเซอร์สามารถรวมเข้ากับพืชหลากหลายชนิดได้อย่างไม่เป็นอันตราย สิ่งนี้ทำให้พวกเขาตรวจสอบการขยายพันธุ์ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในพืชหกชนิดที่แตกต่างกัน รวมถึงผักกาดหอม ผักโขม และสตรอเบอร์รี่ โดยไม่จำเป็นต้องดัดแปลงพันธุกรรม พวกเขาสังเกตคลื่นที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วในช่วง 0.4-3.1 m/s ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ นอกจากนี้ ข้อมูลเกี่ยวกับความเครียดประเภทต่างๆ ที่ก่อให้เกิดความเสียหาย รวมถึงการติดเชื้อ ความร้อน และการบาดเจ็บทางกล ถูกเข้ารหัสเป็นรูปร่างของคลื่น
เทคโนโลยีนี้สามารถประยุกต์ใช้ในการเกษตร
ได้มากมาย อาจทำให้เกษตรกรสามารถคัดกรองพืชผลของตนเพื่อต้านทานความเสียหายจากปัจจัยต่างๆ เช่น การขาดแคลนน้ำและความร้อนจัด นอกจากนี้ยังอาจนำไปสู่การศึกษาว่าพืชบางชนิดตอบสนองต่อเชื้อก่อโรคซึ่งกำลังก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งรวมถึงสีเขียวของมะนาวและสนิมของกาแฟ ทีมของลิวมีแผนมากมายสำหรับการวิจัยในอนาคต พวกเขาหวังว่าจะได้ตรวจสอบว่าสัญญาณแพร่กระจายในระดับเซลล์ได้อย่างไร และเพื่อถอดรหัสไดนามิกที่ซับซ้อนในรายละเอียดมากขึ้นผ่านการอัพเกรดเพิ่มเติมไปยังนาโนเซนเซอร์
ในที่สุด เธเยอร์ก็ใส่ชิ้นส่วนพันธุกรรมเข้าไปในปริศนา กลุ่มนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ในนิวยอร์กเคยกลายพันธุ์ยีนรงควัตถุผีเสื้อที่รู้จักกันดีในชื่อoptixและพวกเขาอยากรู้ว่ายีนนี้อาจมีบทบาทในการสร้างสีโครงสร้างหรือไม่ เมื่อพวกเขาส่งตัวอย่างไปยัง Thayer เธอพบว่าความหนาของแผ่นก็มีส่วนรับผิดชอบต่อการเปลี่ยนสีเช่นกัน
“ Optixเป็นยีนตัวแรกที่เรารู้จักซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโครงสร้างโฟโตนิกในผีเสื้อได้” เธเยอร์กล่าว และเสริมว่าเธอรู้สึกตื่นเต้นกับความเป็นไปได้ในการตรวจสอบว่าโครงสร้างนาโนพัฒนาไปอย่างไร และค้นพบเบาะแสทางพันธุกรรมอื่นๆ ยิ่งไปกว่านั้น เธอกล่าวว่าการเข้าใจองค์ประกอบเหล่านี้สามารถสร้างแรงบันดาลใจให้วิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการผลิตอุปกรณ์โฟโตนิกส์ เช่น แผงโซลาร์เซลล์และจอแสดงผล
ขยายงานPete Vukusicผู้เชี่ยวชาญด้านไบโอโฟโตนิกส์
ที่ University of Exeter สหราชอาณาจักร ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยนี้ เรียกมันว่า “งาน ‘evo-devo’ [การพัฒนาวิวัฒนาการ] ที่น่ารัก” และกล่าวว่าเขารู้สึกทึ่งกับสเปกตรัมของเธเยอร์ การวัด “ดูเหมือนว่าผีเสื้อจะใช้การกระเจิงของรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างกว้างขวาง ฉันจึงอยากเห็น [การวัด] ขยายไปถึงช่วงรังสีอัลตราไวโอเลตใกล้ ๆ เพราะมันจะช่วยบอกเล่าเรื่องราวที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นในแง่ของการทำงาน”
แม้ว่าเธเยอร์จะไม่สามารถวัดการกระเจิงของรังสีอัลตราไวโอเลตด้วยการตั้งค่าปัจจุบันของเธอได้ เธอกล่าวว่าสมการฟิล์มบางแบบคลาสสิกของเฟรสเนลสำหรับการสะท้อนแสงบ่งชี้ว่าบางชนิดกระเจิงแสงอัลตราไวโอเลตจากเกล็ดของมันจริงๆ ขั้นตอนต่อไปของเธอคือการค้นหาว่าoptixหรือยีนอื่น ๆ มีส่วนทำให้เกิดสีน้ำเงินที่ได้รับใหม่ของ buckeyes ที่ได้รับการคัดเลือกของ Smith หรือไม่ สำหรับ Smith เธอจับตาดูลักษณะของผีเสื้ออื่นๆ ดังนั้นใครจะรู้ว่าเธอจะใช้ทองคำทางวิทยาศาสตร์อะไรในการทดลองในอนาคตของเธอ
สมการที่อธิบายการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งเหนือพื้นดินที่อ่อนนุ่มและเปลี่ยนรูปได้ ได้รับการพัฒนาโดยNeal Iversonจาก Iowa State University และLucas Zoetจาก University of Wisconsin-Madison ในสหรัฐอเมริกา “กฎการลื่น” ใหม่นี้มาจากการทดลองในห้องปฏิบัติการและสามารถช่วยขจัดความไม่แน่นอนออกจากแบบจำลองการไหลของน้ำแข็งที่มีอยู่ได้ อันที่จริง แบบจำลองที่มีกฎหมายการลื่นทำนายการปล่อยแผ่นน้ำแข็งอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้นสู่มหาสมุทรในอนาคต ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้น
การทำความเข้าใจว่าธารน้ำแข็งเคลื่อนผ่านภูมิประเทศประเภทต่างๆ อย่างไรมีความสำคัญต่อการคาดการณ์ว่าธารน้ำแข็งจะละลายมากน้อยเพียงใดจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำทะเล อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ยังมีช่องว่างขนาดใหญ่ในความรู้ของเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับธารน้ำแข็งที่ไหลเร็วและเข้าถึงมหาสมุทร สิ่งเหล่านี้สามารถพบได้ในทวีปแอนตาร์กติกาและกรีนแลนด์ซึ่งพวกมันนอนอยู่บนตะกอนที่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งที่อ่อนนุ่มซึ่งเรียกว่าจนถึง
“น้ำแข็งจากธารน้ำแข็งเป็นของเหลวที่มีความหนืดสูงซึ่งไหลผ่านพื้นผิว ในกรณีนี้จะทำให้เปลี่ยนรูปจนถึงเตียงได้ และการเสียดสีที่เตียงทำให้เกิดแรงลากที่ยึดน้ำแข็งไว้” Iverson อธิบาย “ในกรณีที่ไม่มีแรงเสียดทาน น้ำหนักของน้ำแข็งจะทำให้น้ำแข็งเร่งความเร็วอย่างหายนะเหมือนแผ่นดินถล่ม” เขากล่าวเสริม
อย่างไรก็ตาม การได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการลากน้ำแข็งในสนามเป็นเรื่องยากมาก ตัวอย่างเช่น การเจาะลงไปที่ก้นน้ำแข็งเพื่อทำการวัด จะเปลี่ยนลักษณะของส่วนติดต่อระหว่างธารน้ำแข็งกับพื้นโดยธรรมชาติ
Credit : politicaoperaria.net postalpoetry.org provinciabeticafranciscana.org puntoperpunto.info puntoperpunto.net
