કેમ્બ્રિજના સંશોધકોએ બતાવ્યું છે કે છોડ મધમાખીઓને દેખાતા બહુરંગી સંકેતો બનાવવા માટે તેમની પાંખડીની સપાટીની રસાયણશાસ્ત્રનું નિયમન કરી શકે છે.
જ્યારે મોટાભાગના ફૂલો રંગીન દેખાય છે અને પરાગ રજકો માટે દ્રશ્ય સંકેત તરીકે કામ કરે છે તેવા રંગદ્રવ્યો ઉત્પન્ન કરે છે, કેટલાક ફૂલો તેમની પાંખડીઓની સપાટી પર માઇક્રોસ્કોપિક ત્રિ-પરિમાણીય પેટર્ન પણ બનાવે છે. આ સમાંતર સ્ટ્રાઇશન્સ પ્રકાશની ચોક્કસ તરંગલંબાઇને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને એક બહુરંગી ઓપ્ટિકલ અસર ઉત્પન્ન કરે છે જે હંમેશા માનવ આંખોને દેખાતી નથી, છતાં મધમાખીઓ માટે દૃશ્યમાન છે.
પરાગ રજકો તરફથી ધ્યાન ખેંચવા માટે ઘણી હરીફાઈ છે અને - જો કે વિશ્વના 35% પાક પ્રાણીઓના પરાગ રજકો પર આધાર રાખે છે - તે સમજવું કે છોડ કેવી રીતે પરાગ રજકોને ખુશ કરે છે તે પાંખડીઓ બનાવે છે તે કૃષિ, જૈવવિવિધતા અને સંરક્ષણમાં ભાવિ સંશોધન અને નીતિઓનું નિર્દેશન કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ હોઈ શકે છે.
કેમ્બ્રિજના ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ પ્લાન્ટ સાયન્સમાં પ્રોફેસર બેવરલી ગ્લોવરની ટીમની આગેવાની હેઠળના સંશોધનમાં જાણવા મળ્યું છે કે આંખને મળવા કરતાં પેટલ પેટર્નિંગ વધુ છે. અગાઉના પરિણામો દર્શાવે છે કે પાતળા, રક્ષણાત્મક યાંત્રિક બકલિંગ ત્વચા યુવાન વધતી પાંખડીઓની સપાટી પરનું સ્તર માઇક્રોસ્કોપિક પટ્ટાઓની રચનાને ઉત્તેજિત કરી શકે છે.
આ અર્ધ-ક્રમાંકિત પટ્ટાઓ વિવર્તન ગ્રૅટિંગ્સ તરીકે કાર્ય કરે છે જે પ્રકાશની વિવિધ તરંગલંબાઇઓને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને ભૂરા-યુવી સ્પેક્ટ્રમમાં નબળા મેઘધનુષ્ય વાદળી-પ્રભામંડળ અસર બનાવે છે જે ભમરો જોઈ શકે છે. જો કે, તે સ્ટ્રાઇશ માત્ર અમુક ફૂલોમાં જ કેમ બને છે અથવા તો પાંખડીઓના અમુક ભાગો પર જ શા માટે બને છે તે સમજાયું નથી.
એડવિજ મોયરાઉડ, જેમણે આ સંશોધન પ્રોફેસર ગ્લોવરની લેબોરેટરીમાં શરૂ કર્યું હતું અને હવે સેન્સબરી લેબોરેટરીમાં તેના પોતાના સંશોધન જૂથનું નેતૃત્વ કરી રહ્યા છે, તેમણે ઓસ્ટ્રેલિયન મૂળ હિબિસ્કસ, વેનિસ મેલો (હિબિસ્કસ ટ્રિઓનમ) ને કેવી રીતે અને ક્યારે સમજવાનો પ્રયાસ કરવા માટે એક નવી મોડેલ પ્રજાતિ તરીકે વિકસાવી છે. આ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ વિકસિત થાય છે.
"અમારા પ્રારંભિક મોડેલે અનુમાન લગાવ્યું હતું કે કોષો કેટલા વધે છે અને તે કોશિકાઓ કેટલી ક્યુટિકલ બનાવે છે તે સ્ટ્રાઇએશનની રચનાને નિયંત્રિત કરતા મુખ્ય પરિબળો હતા," ડો. મોયરાઉડે કહ્યું, "પરંતુ જ્યારે અમે મોડેલનો ઉપયોગ કરીને પરીક્ષણ કરવાનું શરૂ કર્યું ત્યારે પ્રાયોગિક કાર્ય વેનિસ મેલોમાં અમને જાણવા મળ્યું કે તેમની રચના પણ ક્યુટિકલ રસાયણશાસ્ત્ર પર ખૂબ આધારિત છે, જે અસર કરે છે કે ક્યુટિકલ બકલિંગનું કારણ બને તેવા દળોને કેવી રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
"અમે અન્વેષણ કરવા માગીએ છીએ તે આગલો પ્રશ્ન એ છે કે વિવિધ રસાયણશાસ્ત્રો નેનોસ્ટ્રક્ચર-બિલ્ડિંગ સામગ્રી તરીકે, ક્યુટિકલના યાંત્રિક ગુણધર્મોને કેવી રીતે બદલી શકે છે. એવું બની શકે છે કે વિવિધ રાસાયણિક રચનાઓ વિવિધ આર્કિટેક્ચર સાથે અથવા અલગ જડતા સાથે ક્યુટિકલમાં પરિણમે છે અને તેથી પાંખડી વધતી વખતે કોષો દ્વારા અનુભવાતી દળો પર પ્રતિક્રિયા કરવાની વિવિધ રીતો છે."
આ પ્રોજેક્ટથી જાણવા મળ્યું છે કે એકસાથે કામ કરતી પ્રક્રિયાઓનું સંયોજન છે અને છોડને તેમની સપાટીને આકાર આપવા દે છે. ડો. મોયરાઉડે ઉમેર્યું, “છોડ પ્રચંડ રસાયણશાસ્ત્રીઓ છે અને આ પરિણામો દર્શાવે છે કે તેઓ કેવી રીતે તેમના ક્યુટિકલની રસાયણશાસ્ત્રને તેમની પાંખડીઓમાં વિવિધ ટેક્સચર ઉત્પન્ન કરવા માટે ચોક્કસ રીતે ટ્યુન કરી શકે છે. માઇક્રોસ્કોપિક સ્કેલ પર રચાયેલી પેટર્ન પરાગ રજકો સાથેના સંચારથી માંડીને શાકાહારીઓ અથવા રોગાણુઓ સામે સંરક્ષણ સુધીના કાર્યોની શ્રેણીને પરિપૂર્ણ કરી શકે છે."
"તેઓ ઉત્ક્રાંતિ વૈવિધ્યકરણના આકર્ષક ઉદાહરણો છે અને પ્રયોગો અને કોમ્પ્યુટેશનલ મોડેલિંગને સંયોજિત કરીને અમે થોડી વધુ સારી રીતે સમજવાનું શરૂ કરી રહ્યા છીએ કે છોડ કેવી રીતે તેનું નિર્માણ કરી શકે છે."
તારણો માં પ્રકાશિત કરવામાં આવશે વર્તમાન બાયોલોજી.
“આ આંતરદૃષ્ટિ જૈવવિવિધતા માટે પણ ઉપયોગી છે અને સંરક્ષણ કાર્ય કારણ કે તેઓ સમજાવવામાં મદદ કરે છે કે છોડ તેમના પર્યાવરણ સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે,” પ્રોફેસર ગ્લોવરે કહ્યું, જેઓ કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટી બોટનિક ગાર્ડનના ડિરેક્ટર પણ છે, જેમાં સંશોધકોએ વેનિસ મેલોના મેઘધનુષી ફૂલોને પ્રથમ જોયા હતા.
"ઉદાહરણ તરીકે, જે પ્રજાતિઓ નજીકથી સંબંધિત છે પરંતુ જે વિવિધ ભૌગોલિક પ્રદેશોમાં ઉગે છે તે ખૂબ જ અલગ પાંખડી પેટર્ન ધરાવી શકે છે. શા માટે પાંખડીના પટ્ટા બદલાય છે અને તે છોડ અને તેમના પરાગ રજકો વચ્ચેના સંબંધને કેવી રીતે અસર કરી શકે છે તે સમજવું પર્યાવરણીય પ્રણાલીના ભાવિ સંચાલન અને જૈવવિવિધતાના સંરક્ષણમાં નીતિઓને વધુ સારી રીતે જાણ કરવામાં મદદ કરી શકે છે."
3D પેટલ પેટર્નિંગ શું ચલાવે છે તેની તપાસ
સંશોધકોએ તપાસ માટે એક પગલું ભર્યો અભિગમ અપનાવ્યો. તેઓએ સૌપ્રથમ પાંખડીઓના વિકાસનું અવલોકન કર્યું અને નોંધ્યું કે જ્યારે કોષો વિસ્તરે છે ત્યારે ક્યુટિકલ પેટર્ન દેખાય છે, જે સૂચવે છે કે વૃદ્ધિ મહત્વપૂર્ણ છે. પછી તેઓએ નિર્ધારિત કર્યું કે શું વૃદ્ધિ સંબંધિત ભૌતિક માપદંડો, જેમ કે કોષ વિસ્તરણ અને ક્યુટિકલ જાડાઈ, જોવાયેલી પેટર્નની પર્યાપ્ત આગાહી કરી શકે છે, અને જાણવા મળ્યું કે તેઓ કરી શકતા નથી. પછી તેઓએ શું ખૂટે છે તે ઓળખવાનો પ્રયાસ કરવા પાછળ એક પગલું લીધું.
સામગ્રીના ગુણધર્મો, પછી ભલે તે અકાર્બનિક હોય અથવા ક્યુટિકલ જેવા જીવંત કોષો દ્વારા ઉત્પાદિત હોય, આ સામગ્રીની રાસાયણિક પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે. આને ધ્યાનમાં રાખીને, સંશોધકોએ ક્યુટિકલ રસાયણશાસ્ત્રને જોવાનું નક્કી કર્યું, અને જાણવા મળ્યું કે, ખરેખર, આ એક નિયંત્રિત પરિબળ છે. આ કરવા માટે, તેઓએ સૌપ્રથમ પાંખડીની આજુબાજુના ખૂબ જ ચોક્કસ બિંદુઓ પર ક્યુટિકલની રચનાનું વિશ્લેષણ કરવા માટે રસાયણશાસ્ત્ર ક્ષેત્રમાંથી એક નવી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો. આ દર્શાવે છે કે વિરોધાભાસી રચના (સરળ અથવા સ્ટ્રાઇટેડ) સાથે પાંખડીના પ્રદેશો તેમની સપાટીની રસાયણશાસ્ત્રમાં પણ અલગ પડે છે.
સ્મૂથ ક્યુટિકલ સાથે સરખામણી કરતા, તેઓએ જોયું કે સ્ટ્રાઇટેડ ક્યુટિકલમાં ડાયહાઇડ્રોક્સી-પામેટીક એસિડ અને વેક્સ અને ફિનોલિક સંયોજનોનું નીચું સ્તર હોય છે. ક્યુટિકલ રસાયણશાસ્ત્ર ખરેખર મહત્વનું હતું કે કેમ તે ચકાસવા માટે, તેઓએ પછી હિબિસ્કસમાં એક ટ્રાન્સજેનિક અભિગમની શરૂઆત કરી, જે છોડમાં સીધા જ ક્યુટિકલ રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરવા માટે, એક અલગ મોડેલ પ્લાન્ટ, અરેબિડોપ્સિસમાં ક્યુટિકલ પરમાણુઓના ઉત્પાદનને નિયંત્રિત કરવા માટે જાણીતા જનીનોનો ઉપયોગ કરીને.
આ દર્શાવે છે કે ક્યુટિકલની રચનામાં ફેરફાર કરી શકાય છે, કોષની વૃદ્ધિ બદલ્યા વિના, ફક્ત ક્યુટિકલની રચનામાં ફેરફાર કરીને. ક્યુટિકલ રસાયણશાસ્ત્ર તેના 3D ફોલ્ડિંગને કેવી રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે? સંશોધકોને લાગે છે કે ક્યુટિકલમાં ફેરફાર રસાયણશાસ્ત્ર ક્યુટિકલના યાંત્રિક ગુણધર્મોને અસર કરે છે કારણ કે, જ્યારે વિશિષ્ટ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને ખેંચાય ત્યારે પણ, સરળ ક્યુટિકલ સાથે ટ્રાન્સજેનિક પાંખડીઓ સરળ રહે છે, જંગલી પ્રકારના છોડથી વિપરીત.