بایستید عقب! این خیار انفجاری پر از دانه است
پژوهشگران در تلاش‌اند تا راز قدرت پخش دانه‌های این خیار را کشف کنند.
گروه بین الملل کشاورزپلاس:
3 تابستان پیش، استانیسلاو گورب، زیست‌مکانیک‌دان دانشگاه کیل آلمان، پس از تعطیلاتی در ترکیه به آلمان برگشت و برای دانشجوی دکتری‌اش، هلن گورجز، هدیه‌ای عجیب آورد.
هلن می‌گوید:
«او برگشت و گفت: "هلن، برات یه چیزی آوردم. ممکنه منفجر بشن، ولی شاید بتونی روشون کار کنی!"»
او دسته‌ای خیار جهنده (یا خیار انفجاری) برایش آورده بود — نوعی خیار کوچک‌تر، پرموتر و البته سمی، که با خیارهای رایج در فروشگاه‌ها تفاوت دارد.
اما چیزی که این خیار سمی از نظر خوراکی بودن کم دارد، با توانایی شگفت‌انگیزش در پخش دانه‌ها جبران می‌کند. وقتی میوه برسد، با مایعی پر از فشار پر شده و آماده انفجار است.
کوچک‌ترین تکان یا ضربه‌ای باعث می‌شود خیار باز شود و دانه‌هایش را در کسری از ثانیه پرتاب کند — و آن‌ها را در مسافتی دورتر از گیاه مادر پخش کند تا رقابت کمتری برای رشد داشته باشند.
هلن گورجز پس از شنیدن این توانایی گیاه، مجذوب شد. او می‌گوید:
«فقط می‌خواستیم بفهمیم کل این انفجار چطور کار می‌کنه.»
او و همکارانش همین کار را کردند و یافته‌هایشان را در کنفرانس اخیر "انجمن زیست‌شناسی تجربی" در بلژیک ارائه دادند و به‌زودی در ژورنال npj Science of Plants نیز منتشر خواهند کرد. گورجز خلاصه می‌کند:
«این گیاه دیوونه‌ست! میوه‌اش واقعاً برای پراکندگی کامل آماده می‌شه — تا جایی که ممکنه دورتر، تا گیاه همه‌جا رشد کنه.»
زاویه‌ی پرتاب عالی خیار
گورجز و همکارانش با گرفتن صدها عکس از این گیاهان — چه از ترکیه و چه از باغ گیاه‌شناسی شهر کیل آلمان — شروع به بررسی زاویه بین ساقه و میوه رسیده کردند.
نتیجه؟ زاویه‌ای کمی بیش از ۵۰ درجه.
او می‌گوید:
«با در نظر گرفتن مقاومت هوا، این دقیقاً زاویه‌ی ایده‌آل برای پرتاب دورترین مسیر ممکنه — یک زاویه‌ی بالستیک عالی برای منحنی پرتاب کامل.»
دانه‌ها در صف پرتاب
هلن بررسی دانه‌های داخل میوه را شروع کرد — حدود ۵۰ دانه. اما باز کردن یک خیار، باعث انفجار آن می‌شد. بنابراین از اسکن‌های میکرو سی‌تی (Micro-CT) استفاده کرد تا داخل میوه را بدون باز کردن آن ببیند.
اسکن‌ها نشان دادند که دانه‌ها در ردیف‌هایی مرتب شده‌اند و با انتهای گرد به سمت خروجی آماده پرتاب هستند. او می‌گوید:
«همه دانه‌ها واقعاً از یک جهت بیرون میان.»
برای بررسی دقیق‌تر، او از ویدئوی سرعت بالا (High-Speed) استفاده کرد.
وقتی ویدئو را آهسته کرد، مشاهده کرد که ساقه به سمت بالا می‌جهد، و جتی از مایع با هر بار، یک دانه را با خود به بیرون پرتاب می‌کند. او محاسبه کرد که دانه‌ها می‌توانند با سرعتی نزدیک به ۳۰ مایل در ساعت (حدود ۴۸ کیلومتر در ساعت) و تا فاصله‌ای حدود ۱۲ متر (۴۰ فوت) پرتاب شوند.
این یافته‌ها با مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۴ در ژورنال PNAS توسط تیمی در انگلستان منتشر شد، همخوانی دارد. در آن مطالعه نیز میانگین زاویه پرتاب حدود ۴۳ درجه، سرعت ۳۷ مایل در ساعت و فاصله پرتاب تقریباً ۴۰ فوت گزارش شده بود.
دوایت ویتاکر، فیزیکدان کالج پومونا که در هیچ‌کدام از تحقیقات مشارکت نداشت، می‌گوید:
«پرتاب یک جسم کوچک به مسافت زیاد واقعاً سخت است... تا جایی که من می‌دانم، این یکی از معدود گیاهان — شاید تنها گیاهی — است که از یک مایع فشرده برای پرتاب دانه‌هایش استفاده می‌کند، که به آن‌ها شتاب می‌دهد و به بیرون می‌فرستد.»
دانه‌ای فوق‌العاده چسبناک
گورجز سپس پوشش لغزنده دانه‌ها را بررسی کرد.
وقتی یک دانه را روی یک اسلاید شیشه‌ای گذاشت و اجازه داد خشک شود، متوجه شد خاصیت چسبندگی آن به حدی زیاد است که می‌تواند وزنی تا حدود ۳ کیلوگرم را تحمل کند!
شیلا پاتک، زیست‌شناس دانشگاه دوک که در این تحقیق نبود، می‌گوید:
«اگر چسبندگی هدف اصلی باشد، پس ممکن است سرعت بالای پرتاب دانه بیشتر به خاطر این باشد که وقتی دانه به چیزی برخورد می‌کند، به آن بچسبد» — و سپس توسط همان چیز به جاهای دیگر منتقل شود.
برای بررسی این ایده، تحقیقات آینده می‌توانند بررسی کنند که دانه‌ها چقدر به سطوح مختلف در سرعت‌های گوناگون می‌چسبند.
کاربردهای آینده برای مواد هوشمند
پاتک می‌گوید کشفیات درباره خیار جهنده ممکن است کاربردهای زیادی داشته باشند.
او می‌گوید:
«این نوع مواد می‌توانند در دنیای امروز علم مواد بسیار مفید باشند» — از جمله در رباتیک نرم، برای پخش دانه‌ها در مزارع یا حتی رساندن دارو در بدن انسان.
دانه‌هایی که خاصیت چسبندگی آن‌ها با خیس یا خشک شدن تغییر می‌کند، می‌توانند الهام‌بخش طراحی موادی شوند که در شرایط مرطوب یا خشک عملکرد متفاوتی دارند.
بد نیست برای یک خیار کوچولوی جهنده، نه؟
دیدگاه تان را بنویسید