Математики виявили секрет ефективного розподілу насіння у божевільного огірка.

Розібратися в деталях процесу розкидання насіння божевільного огірка вирішили науковці з Оксфордського та Манчестерського університетів (Великобританія). На їхню думку, ці знання можуть бути корисними в біоінженерії та металознавстві. У групу увійшли фахівці в галузі математики, ботаніки, фізики та інших наук.

Стаття про нову наукову роботу вийшла в журналі The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Експерименти проводили в ботанічному саду Оксфордського університету, де є екземпляри Ecballium elaterium. У природі ця рослина родини гарбузових поширена в Середземномор'ї, Малій Азії, на півдні європейської частини Росії, в Криму, на Кавказі та в Центральній Азії.

Знявши «виверження» зрілого божевільного огірка на високошвидкісну камеру, що робить до 8600 кадрів на секунду, дослідники з'ясували, що процес триває близько 30 мілісекунд. Насіння при цьому розлітаються зі швидкістю приблизно 20 метрів на секунду на відстань від двох до майже 10 метрів, що у 250 разів більше за довжину самого плоду.

Під час спостережень науковці також вимірювали об'єм плодів і стебел до та після розкидання насіння, робили КТ-знімки та вели зйомку в близькому до покадрового режимі з тривалими паузами. У подальшому отримані дані використовували для розробки математичних моделей, що описують етапи тонко організованого механізму розсіювання насіння, зокрема траєкторії їх розльоту.

Як виявилося, за кілька днів до викиду насіння рідина, що накопичилася в плоді, частково перерозподіляється назад у плодоніжку, через що стебло в основі подовжується, стає товщим і жорсткішим.

Таким чином, майже вертикально висячий плід піднімається і повертається під кутом приблизно 45 градусів. В результаті в момент відриву зрілого божевільного огірка від стебла це надає йому обертальний рух. Плід відлітає, рівномірно розкидаючи насіння навколо. Перераховані деталі сприяють репродуктивному успіху рослини.

Дослідники вважають, що зроблені відкриття можуть лягти в основу нових винаходів. Можливо, їх використовуватимуть для розробки систем точкової доставки ліків у вигляді мікрокапсул, що викидають наночастинки діючої речовини в потрібному місці.