สำรวจแมลงอันวิจิตรบรรจงอย่างใกล้ชิดซึ่งเป็นแรงบันดาลใจให้วิศวกรในหลายๆ ด้าน บาคาร่า | เผยแพร่เมื่อ 2 มิ.ย. 2020 12:04 น.สิ่งแวดล้อมสุขภาพผีเสื้อมอร์โฟสีน้ำเงินแผ่กระจายอยู่บนต้นไม้
โครงสร้างเกล็ดของผีเสื้อมอร์โฟสีน้ำเงินสามารถทำให้เกิดนวัตกรรมได้นับพัน Peter Wey / รูปถ่ายเงินฝาก
เป็นเวลากว่า 130 ล้านปีที่ผีเสื้อได้ประดับประดาโลกของเรา เราสนุกกับประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่ของเรา แต่ไม่เคยรู้เรื่องนี้มากนัก ตลอด 10 ปีที่ผ่านมา มีการเปลี่ยนแปลง ด้วยการใช้เครื่องมือไฮเทค วิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความจริงที่ไม่เคยฝันมาก่อนเกี่ยวกับ “ดอกไม้ที่โบยบิน” เหล่านี้ ตั้งแต่การที่ผีเสื้อของพระมหากษัตริย์อพยพไปหลายพันไมล์ในแต่ละช่วงที่ตกลงมาสู่เทือกเขาในเม็กซิโก ไปจนถึงวิธีที่พวกมันสร้างลวดลายของปีกอันน่าทึ่ง และการค้นพบเหล่านี้บางส่วนยังช่วยให้นักวิจัยค้นพบวิธีใหม่ๆ ที่เป็นประโยชน์ต่อสุขภาพของผู้คนอีกด้วย
อ่านเพิ่มเติมในThe Language of Butterflies โดย Wendy Williams จัดพิมพ์โดย Simon and Schuster เมื่อวันที่ 2 มิถุนายน 2020
เมื่อหลายปีก่อน Konstantin Kornev แห่งมหาวิทยาลัย
Clemson ได้เดินทางไปพร้อมกับลูกสาวตัวน้อยของเขา ขณะที่พวกเขาไล่ตามผีเสื้อไปรอบทุ่ง South Carolinian ที่มีแสงแดดจ้า สาวๆ พบว่าแมลงหลากสีสันและพฤติกรรมการบินที่เหมาะสมมีเสน่ห์ดึงดูดใจอย่างไม่อาจต้านทาน
ในไม่ช้า Kornev ก็ตกอยู่ภายใต้มนต์สะกดของแมลงเช่นกัน ผีเสื้อกระพือจากหินสู่โคลนสู่ดอกไม้ ผีเสื้อคลายเกลียวซ้ำแล้วซ้ำอีก และม้วนขึ้นใหม่ด้วยส่วนปลายที่บางและยาวคล้ายท่อ ซึ่งยื่นออกมาจากบริเวณปาก บ่อยครั้งพวกเขาวางเครื่องมือที่คลี่ออกไว้บนพื้นผิวต่างๆ และปล่อยไว้ที่นั่นครั้งละหลายวินาที
เขาคิดว่าพวกเขากำลังหาอาหาร แต่อย่างไร ได้รับภูมิปัญญาโดยอ้างว่าผีเสื้อใช้เครื่องมือเหล่านี้ในการจิบเช่นเดียวกับที่เราใช้หลอดดื่ม
อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เขาเห็นไม่สมเหตุสมผล บางครั้ง ดูเหมือนผีเสื้อจะสอดรยางค์ที่เรียกว่างวงเข้าไปในดอกไม้ ซึ่งดูเหมือนเป็นการ “จิบ” น้ำหวาน ในบางครั้ง งวงเหล่านี้ถูกจัดวางตามดินที่แข็งหรือแม้กระทั่งพื้นผิวหิน “จิบ” จากหินดูเหมือนไม่น่าจะเป็นไปได้
อัจฉริยภาพทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตที่วาววับและฉูดฉาดเหล่านี้ได้โจมตีเขาอย่างเต็มกำลัง สิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่าการจิบเพียงแค่เกิดขึ้น แต่อะไร?
ความอยากรู้อยากเห็นของเขาไม่ได้ใช้งาน Kornev เป็นวิศวกรวัสดุ วิศวกรวัสดุ—สร้างวัสดุใหม่ แต่ Kornev ไม่ได้สร้างตั้งแต่เริ่มต้น เช่นเดียวกับวิวัฒนาการ เขาสร้างจากสิ่งที่มีอยู่แล้ว
เขาสงสัยว่าผีเสื้ออาจให้เบาะแสที่สำคัญสำหรับคำถามที่เขาและนักวิจัยคนอื่นๆ กำลังเผชิญอยู่ นั่นคือ วิธีขนส่งหยดน้ำเล็กๆ น้อยๆ โดยวัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกินสองสามไมครอน ตามท่อที่ยาวและแคบ
การแก้ปัญหานี้จะมีนัยสำคัญในด้านต่างๆ เช่น การผ่าตัดสมอง การผ่าตัดหัวใจ ฟิสิกส์ล้วนๆ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประยุกต์ … งวงผีเสื้อ ซึ่งหลังจากทั้งหมดได้ทำงานเกี่ยวกับปัญหาเดียวกันมานานกว่า 130 ล้านปีของวิวัฒนาการแล้ว โซลูชั่นที่ชาญฉลาดที่จะนำเสนอ?
เพื่อหาคำตอบ Kornev วางหยดน้ำที่มีน้ำตาลไว้บนเคาน์เตอร์และถ่ายผีเสื้อขณะที่พวกมันให้อาหาร การทำให้ภาพยนตร์ช้าลง เขาสามารถชมแมลงแบบสโลว์โมชั่นได้
ตามที่คาดไว้ ผีเสื้อไม่ได้เพียงแค่จิบ
แต่พวกมันกินเข้าไปอย่างชัดเจน เขาค้นหาวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์และพบว่า น่าทึ่ง ไม่มีเอกสารตีพิมพ์ที่กล่าวถึงคำถามนี้ หลายร้อยปีมาแล้วที่แทบทุกคนยอมรับว่างวงผีเสื้อเป็นฟางดื่ม
Peter Adler นักชีววิทยาผีเสื้อ Kornev และ Clemson ร่วมกับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Matthew Lehnert เลือกใช้กล้องจุลทรรศน์ไฮเทคสมัยใหม่ที่สามารถมองเห็นได้ในระดับหลายไมครอน เริ่มตรวจสอบงวงทั้งภายในและภายนอก
พวกเขาพบว่าผีเสื้อได้คิดค้นระบบการขนส่งที่มีประสิทธิภาพสูงหลายแบบที่เคลื่อนหยดละอองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่ไมครอนผ่านงวงของพวกมันโดยใช้ประโยชน์จากแรงทางกายภาพพื้นฐานเช่นการกระทำของเส้นเลือดฝอย
แต่ละสปีชีส์ทำสิ่งนี้ในแบบของตัวเอง บางชนิดสามารถเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อภายในได้ ไม่ว่าจะขยายหรือทำให้บางลง เพื่อรองรับของเหลวที่มีความหนืดต่างกัน ตัวอย่างเช่น น้ำผึ้งหรือยางไม้จะต้องมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่กว้างกว่าน้ำ
งวงบางชนิดมีรูพรุนสูง ทำให้แมลงสามารถ “ซับ” ฟิล์มบนพื้นผิวหินได้ เช่น กระดาษเช็ดมือซับคราบน้ำในห้องครัว อีกสปีชีส์หนึ่งมี “ฟัน” ที่แหลมคมที่ปลายงวงซึ่งสามารถตัดเนื้อผลไม้—หรือในบางกรณี สัตว์ (รวมถึงมนุษย์)—เพื่อรับสารอาหารภายใน
ปกภาษาของผีเสื้อ
‘ภาษาของผีเสื้อ’ โดย Wendy Willams ไซม่อน & ชูสเตอร์
การค้นพบนี้มีการประยุกต์ใช้ที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น โพรบที่ได้รับแรงบันดาลใจจากผีเสื้ออาจส่งสารต้านมะเร็งที่เป็นพิษไปยังภายในเซลล์มะเร็งในไม่ช้า ซึ่งเป็นการปฏิวัติครั้งสำคัญที่จะช่วยให้แพทย์สามารถทำลายเซลล์มะเร็งที่จำลองแบบรุนแรงได้ แต่ลดความเสี่ยงต่อเนื้อเยื่อที่แข็งแรง
หรือกลยุทธ์วิวัฒนาการของผีเสื้ออาจช่วยให้ศัลยแพทย์ส่งเลือดปริมาณนาโนลิตรไปยังหลอดเลือดที่เล็กที่สุดของมนุษย์ ดังนั้นจึงป้องกันไม่ให้ขาดออกซิเจน เครื่องมืออื่นๆ ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากผีเสื้ออาจช่วยให้แพทย์ส่งวัคซีนได้โดยไม่เสี่ยงต่อการติดเชื้อที่เกี่ยวข้องกับการฉีดยาเข็ม
ทีมวิจัยอื่นๆ รู้สึกตื่นเต้นกับอุปกรณ์ตกแต่งผีเสื้ออื่นๆ นักชีววิทยา Adrianna Briscoe และวิศวกร Jahoe Lee ทั้งสองแห่ง University of California ได้ร่วมมือกันศึกษาโครงสร้างจุลภาคของปีกผีเสื้อที่ช่วยให้แมลงร้อนขึ้นและเย็นลงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โดยได้รับความช่วยเหลือจากนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Anirudh Krishna การค้นพบของพวกเขาอาจช่วยพัฒนาวัสดุก่อสร้างใหม่ ๆ และประหยัดพลังงานมากขึ้น
Nipam Patel ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ
Marine Biological Laboratory ของรัฐแมสซาชูเซตส์และนักสะสมผีเสื้อตลอดชีวิต ได้ศึกษาโครงสร้างจุลภาคของเกล็ดที่ปกคลุมปีกผีเสื้อ งานวิจัยของเขาแสดงให้เห็นว่าผีเสื้อมอร์โฟสีน้ำเงินอันน่าทึ่งนั้นได้รับสีฟ้าที่แวววาวไม่ได้มาจากเม็ดสี แต่มาจากรูปทรงที่เหมือนต้นคริสต์มาสของต้นคริสต์มาสที่กระจายความถี่ทั้งหมดของแสงแต่เป็นสีน้ำเงิน
การค้นพบนี้ยังมีการใช้งานจริงที่หลากหลายอีกด้วย ตัวอย่างเช่น Radislav Potyrailo ของ GE Global คาดว่าโครงสร้างมาตราส่วนของ morpho สีน้ำเงินจะช่วยเขาแก้ปัญหาในทางปฏิบัติในการพัฒนาเซ็นเซอร์ขนาดเล็กและราคาไม่แพงที่สามารถตรวจจับก๊าซพิษในบรรยากาศหรือที่สามารถเตือนผู้ป่วยโรคหอบหืดถึงสารระคายเคืองในอากาศ ที่ก่อให้เกิดภาวะฉุกเฉินการหายใจ
ผีเสื้อเป็นสิ่งที่น่าเกรงขามในสิทธิของตนเองตามที่ลูกสาวสองคนของวิศวกร Kornev รู้ แต่อัจฉริยะของผีเสื้อก็ช่วยชีวิตมนุษย์ได้เช่นกัน บาคาร่า / เต็นท์หลังคารถ
