Motýlí křídla pod elektronovým mikroskopem

Ahoj, vítejte
u Smarter Every Day. Zrovna přecházím ulici v Atlantě, za mnou vidíte dóm,
jsem u Georgia State University. Mám tu krabici motýlích křídel. Snažím se
rozluštit záhadu z pralesa. Zjistili jsme, že když jsme
pustili motýla a on vzlétl, odletěl mu z křídel kouzelný prášek. Alespoň já tomu tak říkám.

Koukněte. Abych zjistil, co to je,
jdu do Petit Science Center. Mají tam optickou laboratoř. Doktor Simmons?
Rád vás poznávám. - Přinesl jsem vám nějaké motýly.
- Super. - Tady pracujete?
- Tady žiju. - Jdem na to.
- Pojďte dál. Jestli jste viděli minulý díl, víte, že ten prášek
jsou ve skutečnosti šupiny.

Nevíme ale, jak jsou
šupiny ke křídlu připevněné. Doktor Simmons je
expert na mikroskopování. Dá nám krátkou lekci o rastrovacích
elektronových mikroskopech. Doktor Simmons pokreslil
celou tabuli a já to zkusím shrnout. Upozorněte mě na chyby. Tady nahoře máme wolfram.

Eletktrony nám půjdou tudy. A putují skrze
elektromagnetické čočky? Ano. Proud se postupně mění a přejíždíme jím po tom,
co chceme sledovat. V tomto případě motýlí křídla. Podle toho, jakou část skenujeme, změříme, kolik sekundárních
elektronů vylétne ze vzorku pomocí násobiče elektronů?

Spíš detektoru elektronů. Pak to projde skrz pár filtrů
a dostaneme černobílý obrázek. - Je to tak?
- V zásadě ano. A teď jsme experti
na elektronové mikroskopy. - Potvrdil byste to?
- Jasně. Čas na vědu. Vemte si brýle.

Tohle jsou ty nejlepší brýle,
jaké jsem kdy měl. Tak jdeme na to.
Máme tady tři druhy křídel, kometu zářivou,
která technicky vzato není motýl. Pak tu máme motýla
morpho a cithaeriase. Doktor Simmons teď použije
rastrovací elektronový mikroskop, aby nám ukázal
rozdíl v jejich křídlech. Na cithaeriasovi je zajímavé, že přechází od šupinatého
křídla do průhledného.

Bohužel je to destruktivní testování. S tím nic neuděláme.
Jdeme na to. Elektronový mikroskop
bude bombardovat křídlo elektrony, takže tam bude
velký rozdíl v náboji. Problém je v tom,
že křídla jsou izolanty. - Říkám to správně?
- Říkáte. Musíme tedy vybít to napětí,
tedy vlastně potenciál, musíme ho vybít do země.

To uděláme tak,
že křídlo bude pokryté zlatem, takže elektřina má kudy jít. Můžete to odpočítat? Tři, dva, jedna...
Mačkám start. Pěkný. Takže tam je oblak ze zlata? Jsou to atomy palladia a zlata vznášející se
v ionizované argonové atmosféře.

Vypadá trochu jinak. Je poměrně hodně pokryté. - Tohle je tedy zlato?
- 60 % zlata a 40 % palladia. Jdeme na to. Doktor Simmons má roky
zkušeností z biologie, fyziky a optiky, s jejichž pomocí vytváří tohle. Koukněte. Tyhle dvě
šupiny mají úplně jiný povrch. V té napravo jsou díry,
které neměří ani mikrometr.

Motýlí křídla jsou
barevná kvůli těmto dírám. Takže ta napravo
by měla být barevná, že? No, zjišťoval jsem si to
a ty s dírami jsou černé. Elektronový mikroskop
používá elektrony, ne světlo, takže skrz něj není vidět barva.
Vědci tyto obrázky vybarvují, aby se v nich
ostatní lépe vyznali. Tentokrát to ukážu vybarvené. Podívejme se na morpho.

Vrchní strana je modrá,
ale spodní má nahnědlou barvu. Ve hnědých šupinách jsou malé díry, ale na modrých jsou malé vrcholky. Vzdálenost mezi nimi je stejná
jako vlnová délka žlutého světla. Bílé světlo
bez žlutého světla je modré světlo. Tyto vrcholky
nějak odstraňují žluté světlo a křídlo pak vypadá modře. Kdybychom vzali tuto šupinu, uřízli ji a podívali
se na ni ze strany, viděli bychom
úžasnou nanostrukturu.

Tato struktura má
přesně takovou velikost, aby neodrážela žlutou barvu. Zbude pak jen modrá
a tak se nám jeví celé křídlo. U ornithoptera goliath nanostruktura
odstraní modrou a červenou, takže zůstane jen zelená.

Uvědomil jsem si,
že kdybych tyto nanostruktury zaplnil, měl bych viděl opravdový
pigment křídla, ne tuto pseudobarvu. Když pokryju křídla isopropanolem, křídlo ztratí svojí barvu,
protože nanostruktury jsou zaplněné. Jakmile se ale odpaří,
barvy se vrátí. Motýli vlastně
používají nanotechnologie, aby lhali o své barvě. Pořád nám
ale zbývá první otázka.

Jak jsou šupiny
připevněné ke křídlu? Takhle. Skoro to vypadá, jako kdyby
tam někdo vysadil alej stromů. Je to krásné. Šupiny se časem opotřebují a vytrhnou se z křídla.
Zbude po nich jen prázdný důlek. Když sáhnete na motýlí křídlo,
děláte přesně tohle. Pamatujete si na motýla cethaeria?

Na půlce křídle má šupiny,
které se postupně vytratí? Pod svým mikroskopem jsem ho fotil, abych věděl, jak obrázek obarvit. Zjistil jsem,
že tam jsou nejen šupiny, ale i jakési chmýří. Doktor Simmons
mi pak řekl dvě věci. Zaprvé, vím,
že šupiny jsou růžové, protože jsem je vyfotil.

Ale také mají mikroskopické díry. Zvláštní. Bude v nich nějaký pigment. Zadruhé, to chmýří není chmýří. Koukněte na to. Je to šílené. Co se tam děje a proč? Je tam nanostruktura, ale nevypadá to,
že by tam byla kvůli optice.

Protože tohle je
na průhledné části křídla. Proč by to motýl potřeboval? Informace, díky které
něco takového vytvoří, a energie, kterou to vytváří,
musí být ohromná. Na co to potřebuje? Pojďme se na chvíli
na něčem shodnout. Něco tak jednoduchého jako
motýl v sobě má taková tajemství, že jim nikdy neporozumíme.

A to... To je nádherné. To bylo úžasné. Moc vám děkuji, že se díváte,
udělat takové video je náročné a často je k tomu třeba hodně lidí.
Například doktor Simmons. Génius. Pak ještě Larom,
který barvil mikroskopické obrázky, které jsou
na Facebooku ke stažení, Dále Henry z Minute Physics,
pro mě udělal animaci zoomu.

Sám bych to nedokázal. Gordon složil hudbu,
prostě spousta lidí. Nejdůležitější ale je audible.com. Oni mi totiž poskytli peníze,
abych mohl jet do Atlanty. Sponzorují Smarter Every Day. Kdybyste chtěli
pomoct Smarter Every Day tím, že si stáhnete audioknihu, jděte na audible.com/smarter, je tam asi 100 000 knih.

Zrovna jsem četl
knihu Shark's Paintbrush, knihu o biomimetice, o tom,
jak příroda inspiruje inovace. Budu o tom mluvit i v příštím díle. Každopádně se koukněte
na audible.com/smarter. Zvažte stáhnutí knihy,
pomohlo by nám to.

Jste chytří,
víte, jak to funguje. Já jsem Destin,
vy jste den ode dne chytřejší, děkuju vám a mějte se. Že právě řekla,
že chce být ve videu? Jestli chceš hodně lajků,
musíš do videa dát mě! Vážně? Jsi si jistá? Na téhle housence není nic,
co by se podobalo šupině. ale nějakým
způsobem uvnitř své kukly vytváří nanostruktury.

Utíká mi. Tady je. - Co to kreslíš?
- Motýlí šupiny. - Kde ty šupiny jsou?
- Na křídlech. - Jak to víš?
- Děláš o tom video. Jako teď? Jo.

Tak teď dostanu spoustu palců nahoru,
protože mám na videu princeznu. - Ahoj!
- Měj se!