Sa mga tanum, ang mga selyula nga nagporma sa internal nga istruktura sa mga dahon nagsugod ingon nga hugot nga gihugpong nga mga sphere sa sayong mga yugto sa pagtubo sa dahon. Samtang ang dahon motubo ug molapad, kini nga mga selula magbaton ug bag-ong mga porma ug moluag. Bisan pa ang microstructure sa dahon nagpabilin nga lig-on ug wala’y labot.
Usa ka grupo sa mga tigdukiduki—lakip ang a mechanical engineer, biologo sa tanom, ug aplikadong pisiko—nakasabot kon sa unsang paagi kini mahitabo. Ang pagbuhat niini dili lamang motubag sa mga pangutana nga dugay nang nakapalibog sa kalibotan sa tanom, apan kini mahimong mosangpot sa paggama ug mga photosynthetic nga materyales nga makagama ug enerhiya. Ang mga resulta sa ilang trabaho makita sa Journal sa Royal Society Interface.
Ang tunga nga layer sa mga dahon sa tanum nailhan nga spongy mesophyll, nga usa ka porous nga network sa mga selula diin photosynthesis mahitabo. Niini nga proseso, carbon dioxide (CO2) moabut pinaagi sa ubos sa Dahon, ang kahayag sa adlaw mosulod sa ibabaw, ug dayon ang duha mag-interact sulod sa tunga-tunga nga layer sa mga selula. Sa unang mga hugna sa dahon, ang mga selula niini nga lut-od halos lingin ug hugot nga giputos. Apan, kon ang mga selula magpabilin niining paagiha, ang kahayag ug ang carbon dioxide walay luna nga makig-uban. Busa ang mga selula moluag aron makahatag ug luna aron tugotan ang photosynthesis nga mahitabo. Apan sa pagbuhat niini, nganong ang dahon dili mawad-an sa iyang istruktura ug mabuak?
"Ang spongy mesophyll makahimo sa pag-uswag ngadto sa usa ka porous nga materyal, apan nagpabilin ang mga kabtangan sa usa ka solid," miingon si Corey O'Hern, propesor sa mechanical engineering & mga siyensya nga materyal. "Kana ang paradox, nga ang dahon kinahanglan nga maghimo niining labirint nga istruktura sa wanang sa kahanginan aron tugutan ang pagsabwag sa CO.2—apan ang dahon kinahanglang magpabiling mekanikal nga lig-on.”
Aron masabtan kining kontra-intuitive nga proseso, si O'Hern ug ang ubang mga tigdukiduki migamit ug mga hulagway nga gihimo gamit ang confocal microscopy sa mga selula sa lain-laing hugna sa pagtubo sa dahon.
“Gibuhat namo ang usa ka modelo sa pagkalkula sa paghulagway sa mga porma sa tagsa-tagsa nga mga selula ug sa unsa nga paagi sila motapot sa usag usa, "miingon si O'Hern. "Dayon among gimodelo ang pag-uswag sa spongy mesophyll pinaagi sa pagbira sa tisyu sa tanang kilid."
Kini nga mga pagtuon naglakip sa pagsukod sa mga porma sa tanang mga selula ug sa porosity sa mesophyll (nga mao, kung unsa ka daghan sa materyal ang gilangkuban sa mga selula ug kung unsa ka daghan ang naglangkob sa hangin). Giplano sa mga tigdukiduki ang dagan sa pag-uswag sa mga selyula gikan sa sayo hangtod sa ulahing mga yugto sa pag-uswag ug giobserbahan kung giunsa ang pagporma sa mga selyula gikan sa hugut nga mga spheres hangtod sa mga elongated ug multi-lobed nga mga porma.
Nakaplagan nila nga, imbes nga maguba ang istruktura sa dahon, ang mga selula nga mikaylap nagmintinar sa istruktura sa dahon. "Unsa ang nahitabo mao nga ang mga selula sa spongy mesophyll nagduso gihapon sa gawas, samtang ang epidermal tissue sa dahon nagtago niini sa sulod," miingon si O'Hern.
Ang espesipikong tanom nga ilang gitan-aw mao ang thale cress, usa ka ihalas nga bulak nga nailhan sa mga siyentista nga Arabidosis thaliana. Giisip kini nga langaw sa prutas sa mga tanum tungod kay kini labi ka mapuslanon alang sa mga eksperimento. Kini dali kaayong moturok, ug ang mga gene sa tanom ilado kaayo.
Alang sa umaabot nga mga pagtuon, ang mga tigdukiduki nagplano sa paggamit sa ilang computational model sa uban matang sa tanom aron tan-awon kung ang modelo makahimo sa pagpatin-aw sa halapad nga diversity sa spongy mesophyll structure. Dugang pa, gusto nila nga gamiton ang ilang nakat-unan sa paghimo og artipisyal nga tisyu sa tanum.
“Kon masabtan nato unsaon mga tanom episyente kaayo sa photosynthesis, ug masabtan ang self-assembly sa leaf mesophyll, basin makahimo ta ug susamang photosynthetic nga materyales sa lab.”