智能棉花

授粉，将花粉从雄蕊转移到雌蕊，协助动物结出果子。寰球四分之三的农做物都须要授粉，此中不少须要蜜蜂、蝴蝶那些传粉虫豸的匡助。

一只浑身花粉的蜜蜂 | PiVabay

然而，因为气候厘革和杀虫剂滥用等问题，寰球领域内能协助授粉的虫豸数质重大下降。虽然，人们可以用棉签或小刷子停行手工授粉。但是，那种办法的人工老原太大。而且花粉的聚集老原很高，经不起运用鼓风机之类的方法停行大领域喷洒。

宫古英次郎（Eijiro Miyako），接续正在考虑如何能高效、经济地给花朵停行人工授粉。

宫古英次郎，日原北陆先端科学技术大学院大学的副教授，钻研规模波及化学、生物工程、纳米科学 | nanooze.org

蚂蚁屁股涂胶水

假如不雅察看一只蜜蜂，会发现它的腿上和腹部有一些绒毛，那些小毛毛能够粘上花粉从而完成后续授粉历程。

所以，要想设想一种人工授粉工具，首先面对的问题是如何粘上花粉。

宫古英次郎的处置惩罚惩罚方案是——开发一种非凡“胶水”。

那种胶水精确来说是一种凝胶。常规凝胶次要由水制成，但水的蒸发会组成凝胶变量。而英次郎开发的那种凝胶，次要成分是一种离子液体（ionic liquid）。

离子液体是一种正在室温下呈液态的盐，纵然放正在实空或热烤箱中，也不会蒸发。因而，那种离子液体作成的凝胶能长光阳地保持黏性。

英次郎所开发的离子液体凝胶的成分取分解办法 | 参考文献[1]

说起来，发现那种凝胶的历程还挺巧折的。正在一次采访中，英次郎坦言道，十年前他作了另一个彻底不相关的实验，那个凝胶便是其时遗留下来的样品，接续放正在抽屉里。

两年前，他实验室搬场，支拾东西时，才猛然发现那个十年前的样品。没想到，那些年来，凝胶的大小、体积和黏度都没有扭转。而且，离子液体凝胶也有很好的润湿性，能便捷地涂正在毛发大概皮肤外表。

英次郎意识到那种凝胶兴许能用来粘花粉。

于是，他找来一些蚂蚁，正在蚂蚁屁股上沾了点凝胶“胶水”，再把蚂蚁放到郁金香的花朵中。

（尽管论文中并无提及，但做者猜度那些蚂蚁可能是英次郎正在实验楼表面的草地抓的，花也是正在右近找的）

将胶水涂正在蚂蚁屁股上，而后将蚂蚁放到花朵中 | 参考文献[1]

颠终不雅察看，那些蚂蚁正在花中挪动时，身上会附着大质的花粉粒。通过显微镜放大，涂了胶水的蚂蚁身上粘的花粉数质远远赶过了普通蚂蚁。

（右）涂了胶水的蚂蚁，腹部沾满了花粉；（左）没有涂胶水的蚂蚁，的确没有沾上花粉 | 参考文献[1]

思考到了一定有不少眷注蚂蚁安康的冤家。英次郎间断不雅察看了许多多极少天“胶水蚂蚁”，它们活得好好的，也没显现活动方面的问题。

总之，屁股上涂了胶水的蚂蚁有成为“蜜蜂接班人”的潜力。

虽然，蚂蚁没有给花传粉的义务。作做界还是考究一个各司其职，分工共同。为了防行蚂蚁肩上的累赘过于綦重极重，英次郎将眼光投向了无人机。

无人机加马毛刷子

如今市面上有不少小巧的无人机，价格也不贵。英次郎买了一种大小只要几多厘米的无人机。

好嘞，可以正在无人机上涂胶水了。

因为无人机没有屁股，所以要给它加点毛发，用来模拟蜜蜂体表的绒毛。

英次郎搞来了一些马鬃毛，筹备粘正在无人机上。然而，那些马毛都是紊乱无章趴着的，毛发的不少外表操做不上，能沾上的花粉质也有限。

为了让马毛立起来，英次郎正在粘着马毛的基板上施加一定的电压，由于静电做用，那些马毛就一根根地立了起来，造成垂曲布列的毛发阵列。那和冬天脱毛衣，静电会让头发立起来的道理一样。

正在马毛阵列上涂上离子液体凝胶“胶水”，马毛的形态也没怎样扭转。

（右）施加电压后，马毛立了起来；（左）涂上“胶水”马毛阵列也没有倒塌 | 参考文献[1]

最后，再将那矗立的马毛垫子贴正在无人机下面，一只人造蜜蜂就作好了。

当无人机触摸花朵时，涂了胶水的马毛就能大质地捕获花粉。

无人机+马毛构成的“人造蜜蜂” | jaist.ac.jp

实验室的小同伴们，正在不远处控制着无人机，让那只“人造蜜蜂”不停正在花朵间回旋扭转，着落，完成一只授粉工具的职责。

虽然，那只“人造蜜蜂”也有不少弊病。比如它须要人来操控，每只人造蜜蜂，须要配备一个良好的人类无人机飞翔员。更糟糕的是，尽管无人机只要不到4厘米，但它的攻击还是太猛了，很容易就把花朵打坏了。

开飞机吹泡泡

英次郎的人工授粉陷入停滞。如何按捺无人机授粉的那些弊病？那些问题一时没有好的答案。难道只能等到更精的密无人机、更先进的控制系统被开发制造出来？

他和儿子一起玩泡泡，边玩边考虑那些问题。

看到胰子泡击打正在儿子的脸上，英次郎再次有了灵感——兴许泡泡能够用来授粉。

想必英次郎的儿子此时会纳闷：不过是吹个泡泡，爸爸为什么那么欢欣？

就那样，英次郎初步和同事鼓捣起泡泡了。泡泡中的要害成分是外表活性剂，外表活性剂的品种八门五花，如何找到原人的原命泡泡，须要浮躁摸索。

他们将花粉和差异的外表活性剂停行混折，不停调试配比。正在那一历程中，英次郎发如今泡泡造成时，外表活性剂会改动成双层分子，此中头部朝向水膜，尾部朝向空气。花粉粒则会被泡泡溶液挤出，吸附正在薄膜外表。

泡泡中外表活性剂造成双层分子，将花粉推到泡泡膜的外表 | 参考文献[3]，汉化：圆的方块

正在实验了多种泡泡配方之后，英次郎团队选择了0.4％浓度的椰油酰胺丙基甜菜碱(lauramidopropyl betaine)。

那个配方吹出的泡泡，比较安稳，环境危害也较小，依照英次郎的说法“你以至可以喝它”。

他们吹的泡泡，每个能黏上2000粒花粉。以至还可以正在泡泡溶液里加一些含有硼、钙钾的营养素，以加强花粉萌发。更重要的是，泡泡足够轻盈柔软，落正在花朵上，不会誉坏花蕊。

泡泡落正在花蕊上 | 参考文献[3]

英次郎和助手将花粉泡泡溶液拆满了气泡枪。带着精良的拆备，他们走进了一个果园，向园中的梨花开了枪。

泡泡枪可以间接发射沾有花粉的泡泡 | 参考文献[3]

实验中，英次郎他们正在每朵梨花上喷了2~10个泡泡。16天后，那些颠终泡泡授粉的花，95%都结出了果然，那取传统手工授粉结果率雷同。没有授粉的斗劲构结果率只要58％（风和虫豸匡助授了一小局部粉）。

泡泡授粉法结出的果子取传统办法外形和大小雷同 | 参考文献[3]

颠终计较，泡泡授粉所须要花粉粒要少得多。传统用小刷子的手工授粉，一主要泯灭1747毫克花粉。泡泡法只有两三个胰子泡就能完成一次授粉，每次只有不到0.1毫克的花粉。

英次郎折意地放下了枪，初步打造进化版的“人工蜜蜂”。

此次的无人机是个大块头，因为须要驮着满满的泡泡液。助手还改造了一个主动泡泡机，把它悬挂正在GPS控制的无人机上。

那台颇具气势的飞翔器堪称“授粉界王者”——每分钟能发射5000个花粉泡泡，还能从2米的高度以90％的乐成率命中花朵。

无人机下面悬挂泡泡发作器 | 参考文献[3]

虽然，即等于授粉王者，也还是有局限。泡泡授粉法正在起风下雨天就无奈施展。不过话又说回来离去，起风下雨的日子，蜜蜂们仿佛也不太勤勉工做。

小结

从放正在抽屉里10年的样品，到儿子游玩时吹出的泡泡，宫古英次郎的人工授粉之路，还正在继续。

他向咱们展示了科研性取兴趣性的联结，作出了实正的“好玩的科学”。

做者名片

做者：圆的方块

编辑：悲催的铊宝宝

牌版：凝音

题图起源：参考文献[3]

参考文献：

[1] Chechetka, S. A., Yu, Y., Tange, M., & Miyako, E. (2017). Materially engineered artificial pollinators. Chem, 2(2), 224-239.

[2] Rogers, K. (2020). With bees in short supply, soap bubbles could assist with pollination, study finds. hts://editionssnss/2020/06/17/world/soap-bubble-robotic-pollination-study-scn/indeV.html

[3] Yang, X. & Miyako, E. (2020). Soap Bubble Pollination. iScience, 2020, 101188