محققان هاروارد با الهام رفتار عجيب مارپيچي در پيچكهاي چنگ زننده گياه خيار، موفق به توليد گونه جديدي از فنر شده‌اند كه هنگام كشيده شدن نرم بوده اما در حالت متضاد، سخت مي‌شود.
به گزارش دریچه خبر به نقل از ایسنا، پيچكهاي خيار به جاي باز شدن به شكل يك روبان مسطح در اثر فشار كه تمام پيچكها به اين شكل عمل مي‌كنند، بيشتر پيچ مي‌خورد.
درك اين رفتار غيرمنطقي نيازمند يك تركيب از مدلسازي فيزيكي و رياضياتي و زيست‌شناسي سلولي بوده، اما مي‌تواند به فرايند ساخت منجر شود.
نتايج اين پژوهش كه در مجله ساينس منتشر شده، مكانيزمي را توصيف كرده كه در آن پيچ‌خوردگي در گياه خيار رخ داده و گونه جديدي از فنرهاي كم پيچ و تاب را پيشنهاد كرده است.
پيچكهاي مارپيچي گياهان بالارونده مانند خيار، نخودهاي شيرين و انگور به گياهان اجازه مي‌دهد تا خود را به سمت نور خورشيد بالا كشيده و با چنگ انداختن به سازه‌هايي مانند درختان و داربست‌ها خود را نگهدارند.
اما هنوز مكانيزم زيستي و فيزيكي اين مارپيچ در سطح سلولها و بافتها رمزآلود باقي مانده است.
يك پيچك خيار در ابتدا مانند يك ساقه صاف رشد كرده و تا زماني كه چيزي را براي آويختن به آن پيدا كند، قد مي‌كشد. اين گياه پس از آن با دستيابي به نوعي ايمني در دو سر خود، يك مارپیچ چپي و راستي را شكل داده و در مركز با يك انحراف به تعريف داروين از نقطه تغيير جهت ماريپچ‌ها، به هم مي‌پيوندند.
اما در مورد يك سيم تلفن، مي‌توان آن را از دو سو كشيد و در نهايت آن را به شكل يك روبان صاف در آورد.
قسمت جالب در مورد خيار اين است كه اگر دو سوي مارپيچ را بكشيد، پيچش آن بيشتر شده و پيچ و تاب بيشتر به هر دو مارپیچ مي‌دهد.
براي بررسي مكانيزم اين رفتار، اين محققان به مشاهده نزديك سلولها و بافتهاي درون مارپيچ پرداختند.
يك روبان فيبري ساخته شده از سلولهاي نخ مانند موسوم به سلولهاي فيبر ژلاتيني در طول هر مارپيچ وجود دارد. اين روبان با ضخامت به اندازه دو سلول، بنظر مي‌رسد كه نيروي لازم براي شكل دادن به يك مارپيچ را درون پيچك بدون استفاده از عضله فراهم مي‌كند.
به تصور دانشمندان اگر سلولهاي يك سمت اين روبان منقبض شوند، روبان پيچيده‌تر و پر تاب‌تر مي‌شود.
محققان به بازسازي اين روبان فيبري با يك نمونه سيليكوني پرداختند و يك صفحه سيليكون كش‌سان را كشيده، دو انتهاي آن را ايمن كرده و سپس يك لايه نازك از درزگير سيليكوني را روي سطح آن قرار دادند.
با پيچ خوردن اين درزگير، محققان، نوار باريكي را از اين نمونه بريده، دو سوي آن را نگه داشته و به مشاهده پيچش آن به يك جفت مارپيچ كامل پرداختند.
با اين حال هنگامي كه آنها دو سوي اين نوار را كشيدند، به سادگي باز و مسطح شد.
محققان دريافتند كه اين رفتار مارپيچي در اثر يك سازه خاص درون ديواره سلولهاي فيبر ژلاتين موسوم به چسب لیگنین است كه باعث سختي ديواره‌ها مي‌شود.
آنها با استفاده از اين ايده در يك سوي اين مدل سيليكوني،روبان فيبري و يك سيم مسي را در سوي ديگر چسباندند. در نهايت اين نوار سيليكوني توانست مارپيچ‌هايي را شكل دهد كه در اثر كشش با پيچش بيشتري روبه‌رو مي‌شدند.
اين تيم در نهايت توانست درك درستي را از پارامترها بدست آورده و يك اصل ساده را براي طراحي فنرها تركيب كنند
گام نهايي اين پژوهش، بررسي عملكردهاي زيستي اين مارپيچها است. براي مطالعه بيشتر اهميت تكاملي ريخت شناسي پيچكها، محققان بايد مارپيچها را در گونه‌هاي زياد بررسي كرده و تاريخچه تكاملي اين ويژگي را بازسازي كنند كه مي‌تواند به درك بهتري از فرآيندهاي زیست محیطی منجر شود.
به گزارش دریچه خبر به نقل از ایسنا، پيچكهاي خيار به جاي باز شدن به شكل يك روبان مسطح در اثر فشار كه تمام پيچكها به اين شكل عمل مي‌كنند، بيشتر پيچ مي‌خورد.
درك اين رفتار غيرمنطقي نيازمند يك تركيب از مدلسازي فيزيكي و رياضياتي و زيست‌شناسي سلولي بوده، اما مي‌تواند به فرايند ساخت منجر شود.
نتايج اين پژوهش كه در مجله ساينس منتشر شده، مكانيزمي را توصيف كرده كه در آن پيچ‌خوردگي در گياه خيار رخ داده و گونه جديدي از فنرهاي كم پيچ و تاب را پيشنهاد كرده است.
پيچكهاي مارپيچي گياهان بالارونده مانند خيار، نخودهاي شيرين و انگور به گياهان اجازه مي‌دهد تا خود را به سمت نور خورشيد بالا كشيده و با چنگ انداختن به سازه‌هايي مانند درختان و داربست‌ها خود را نگهدارند.
اما هنوز مكانيزم زيستي و فيزيكي اين مارپيچ در سطح سلولها و بافتها رمزآلود باقي مانده است.
يك پيچك خيار در ابتدا مانند يك ساقه صاف رشد كرده و تا زماني كه چيزي را براي آويختن به آن پيدا كند، قد مي‌كشد. اين گياه پس از آن با دستيابي به نوعي ايمني در دو سر خود، يك مارپیچ چپي و راستي را شكل داده و در مركز با يك انحراف به تعريف داروين از نقطه تغيير جهت ماريپچ‌ها، به هم مي‌پيوندند.
اما در مورد يك سيم تلفن، مي‌توان آن را از دو سو كشيد و در نهايت آن را به شكل يك روبان صاف در آورد.
قسمت جالب در مورد خيار اين است كه اگر دو سوي مارپيچ را بكشيد، پيچش آن بيشتر شده و پيچ و تاب بيشتر به هر دو مارپیچ مي‌دهد.
براي بررسي مكانيزم اين رفتار، اين محققان به مشاهده نزديك سلولها و بافتهاي درون مارپيچ پرداختند.
يك روبان فيبري ساخته شده از سلولهاي نخ مانند موسوم به سلولهاي فيبر ژلاتيني در طول هر مارپيچ وجود دارد. اين روبان با ضخامت به اندازه دو سلول، بنظر مي‌رسد كه نيروي لازم براي شكل دادن به يك مارپيچ را درون پيچك بدون استفاده از عضله فراهم مي‌كند.
به تصور دانشمندان اگر سلولهاي يك سمت اين روبان منقبض شوند، روبان پيچيده‌تر و پر تاب‌تر مي‌شود.
محققان به بازسازي اين روبان فيبري با يك نمونه سيليكوني پرداختند و يك صفحه سيليكون كش‌سان را كشيده، دو انتهاي آن را ايمن كرده و سپس يك لايه نازك از درزگير سيليكوني را روي سطح آن قرار دادند.
با پيچ خوردن اين درزگير، محققان، نوار باريكي را از اين نمونه بريده، دو سوي آن را نگه داشته و به مشاهده پيچش آن به يك جفت مارپيچ كامل پرداختند.
با اين حال هنگامي كه آنها دو سوي اين نوار را كشيدند، به سادگي باز و مسطح شد.
محققان دريافتند كه اين رفتار مارپيچي در اثر يك سازه خاص درون ديواره سلولهاي فيبر ژلاتين موسوم به چسب لیگنین است كه باعث سختي ديواره‌ها مي‌شود.
آنها با استفاده از اين ايده در يك سوي اين مدل سيليكوني،روبان فيبري و يك سيم مسي را در سوي ديگر چسباندند. در نهايت اين نوار سيليكوني توانست مارپيچ‌هايي را شكل دهد كه در اثر كشش با پيچش بيشتري روبه‌رو مي‌شدند.
اين تيم در نهايت توانست درك درستي را از پارامترها بدست آورده و يك اصل ساده را براي طراحي فنرها تركيب كنند
گام نهايي اين پژوهش، بررسي عملكردهاي زيستي اين مارپيچها است. براي مطالعه بيشتر اهميت تكاملي ريخت شناسي پيچكها، محققان بايد مارپيچها را در گونه‌هاي زياد بررسي كرده و تاريخچه تكاملي اين ويژگي را بازسازي كنند كه مي‌تواند به درك بهتري از فرآيندهاي زیست محیطی منجر شود.
