Om terug te gaan! Deze explosieve komkommer zit vol met zaden: NPR

Er zijn drie zomers, biomecanist van Kiel University Schatkeerde terug naar Duitsland na vakantie in Türkiye met een geschenk voor het doctoraat. student Helen Gorges.

“Hij keerde terug en zei:” Helen, ik bracht je iets. Ze kunnen exploderen, maar misschien kun je eraan werken “”, herinnert ze zich.

Hij presenteerde hem een handvol ejactuele komkommers, een kleinere en meer gestippelde neef van wat we in het productpad zouden vinden – behalve dat hij giftig is.

Maar wat de spurrende komkommer ontbreekt aan paleisbaarheid, compenseert het een prestatie van ballistische dispersie van de zaden. Wanneer de vrucht rijp is, wordt het gezwollen met vloeistof, onder druk en klaar om te barsten.

De meest metis verstoring of boost leidt de komkommer om te openen en zijn zaden in een fractie van een seconde te verdrijven, waardoor zaden in een kiemtocht worden gestuurd die een bepaalde afstand kan bereiken, waardoor de concurrentie met hun ouder wordt verminderd.

Zodra Gorges deze botanische prestatie had geleerd, werd ze opgehangen. “We wilden gewoon weten hoe de hele explosie werkt”, zegt Gorges.

Zij en haar collega’s deden precies dat in een gesprek dat ze vorige week gaf Society Conference for Experimental Biology in België en een aankomende publicatie in het tijdschrift NPJ Plant Science. “De plant is gek”, vat de Gorges samen. “De vrucht bereidt zich echt voor op een perfecte dispersie – zoveel mogelijk zodat de plant overal groeit.”

Perfecte ballistische hoek van een komkommer

Gorges en zijn collega’s begonnen te begrijpen hoe de komkommer werkte door een paar honderd foto’s van de planten te maken – sommige van Turkije en anderen uit de lokale botanische tuin van Kiel in het noorden van Duitsland – om de hoek tussen de staaf en de rijpe vruchten te meten.

Het was altijd een aanraking van meer dan 50 graden. “Met luchtweerstand,” zegt ze, “het is gewoon de perfecte hoek zodat ze zoveel mogelijk kunnen schieten – de perfecte ballistische hoek voor de perfecte schietkoppeling.”

Toen onderzocht Gorges de vijftig zaden in de vrucht. Maar snijd er een en alles explodeert. Daarom nam ze micro-CT-scanners van de binnenkant van de vrucht, die onthulden dat de zaden in rijen waren afgestemd, in afwachting van hun lancering, eerst. “De zaden, ze komen echt in dezelfde richting uit”, legt Gorges uit.

Om de verwijdering van zaden in meer detail te onderzoeken, gebruikte ze een videografie met hoge snelheid.

Toen Gorges de video vertraagde, observeerde ze de bovenste stengel en een product van vloeistofproducerend, vergezeld van een zaadsessie tegelijk. Het heeft berekend dat de zaden snelheden tot bijna 30 mijl per uur kunnen bereiken en dat ze bijna 40 voet kunnen lanceren.

De resultaten zijn consistent met een studie Geplaatst in 2024 in het tijdschrift PNA Door een ander team uit Engeland dat een gemiddelde lanceerhoek van ongeveer 43 graden berekende, snelheden van 37 mijl per uur en lancering afstanden van bijna 40 voet.

“Het is eigenlijk heel moeilijk om een klein object op lange afstand te gooien”, zegt Dwight WhitakerNatuurkundige aan het Pomona College die niet bijdroegen aan een van de twee onderzoeksprojecten. “Voor zover ik weet, (het is) een van de zeldzame planten, zo niet de enige plant, die een vloeistof gebruikt om zijn zaden uit te werpen – deze drukvloeistof die ze duwt en versnelt als ze naar buiten komen.”

Een extreem plakkerig zaadje

Gorges onderzocht vervolgens de viskeuze laag van de zaden.

Toen ze een zaadje op een glazen mes plaatste en het liet drogen, ontdekte ze dat haar lijmkwaliteit zo sterk was dat een enkel zaad tot een gewicht van zes pond kon dragen.

“Als het lidmaatschap is wat het is”, zegt Sheila PatekBioloog aan de Duke University, die niet betrokken was bij onderzoek, “dus in feite kunnen opmerkelijke lanceringssnelheden meer te maken hebben met de garantie alleen wanneer dit zaad iets toeslaat, blijft het vast” – zodat het vervolgens verder kan worden getransporteerd door alles wat het vastzit.

Om dit idee te testen, kan toekomstig werk overwegen hoe de zaden zich aan verschillende gebieden houden wanneer ze met verschillende snelheden worden gelanceerd.

Patek zegt dat ontdekkingen op de komkommer van sproeiers misschien veel toepassingen hebben. “Dit soort materialen zijn echt vertaald in de huidige wereld van materiaalwetenschap”, zegt ze, inclusief zoete robotica die zaden in boerderijen kunnen verspreiden of drugs in het menselijk lichaam kunnen leveren.

En deze zaden, waarvan de hechting verandert wanneer het nat is, kunnen helpen materialen te inspireren die zijn ontworpen om anders te werken in natte of droge omstandigheden.

Niet slecht voor een beetje spurt.