Kropki kwantowe rozwiązują zagadki zapylania

Autor: JDLT, Pixabay

Doktor Cirneil Minnaar zajmujący się biologią zapylania na Uniwersytecie Stellenboscha, wykorzystuje kropki kwantowe, by dokładnie określić podróż pyłku w środowisku. Dzięki temu jest w stanie odtworzyć drogę każdego, indywidualnego ziarna pyłku, sprawdzając dlaczego zapylanie często jest nieefektywne (nawet 90% pyłku nie trafia do celu, czyli znamienia innego kwiatu). Artykuł ukazał się w czasopiśmie Methods in Ecology and Evolution.

Większość roślin polega na zapylaniu przez owady, w tym ponad 30% gatunków uprawnych, które spożywamy. Ponieważ owady wymierają na całym świecie, jest bardzo ważne, by zrozumieć, których zapylaczy potrzebują konkretne gatunki roślin, jaka jest ich efektywność, gdzie pyłek „przepada” itd. Tu otwiera się pole do wykorzystania kropek kwantowych do śledzenia męskich komórek rozrodczych kwiatu.

Naukowiec wpadł na pomysł śledzenia pyłku po przeczytaniu artykułu dotyczącego wykorzystania kropek kwantowych w wykrywaniu komórek nowotworowych u szczurów. Kropki kwantowe to półprzewodnikowe nanokryształy (2—10 nm) składające się tylko z kilku atomów. Mają właściwości pośrednie między półprzewodnikami i cząstkami kwantowymi. Charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami absorpcji i emisji promieniowania. Po wzbudzeniu, np. światłem UV, emitują światło o różnych barwach, w zależności od wielkości kryształu i jego składu.

W przypadku śledzenia drogi pyłku naukowcowi zależało na wykorzystaniu lipofilowych (przyczepiających się do tłuszczy) kropek kwantowych, ponieważ ziarna męskich komórek rozrodczych kwiatu są pokryte kwasami tłuszczowymi. Dzięki zróżnicowaniu kolorystycznemu nanocząsteczek można przypisać każdy jej rodzaj do gatunku rośliny.

Następnym krokiem było wynalezienie taniej techniki wykrywania oznaczonego pyłku. Na początku Minnaar używał długopisu pożyczonego z rodzinnej restauracji z małą diodą LED emitującą światło UV. Ostatecznie opracował tanie pudełko, które można wydrukować na drukarce 3D. Naukowiec przeprowadził już kilka badań. Łapał owady, które odwiedziły kwiat o pylnikach pokrytych kropkami kwantowymi, przyglądał się, gdzie dokładnie ląduje pyłek i oceniał sprawność zapylania.