Категории
 
Ссылки
 

Самая яркая ягода оказалась без пигмента

Pollia condensata

Ученые установили, что яркая металлическая окраска африканских ягод Pollia condensata (Поллия африканская) определяется не пигментом, а интерференцией света в специализированных клеточных структурах. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ягоды Pollia condensata собраны в синие соплодия, имеющие характерный яркий металлический (авторы называют его пуантиллистским, т.к. рисунок под большим увеличением состоит из большого числа пятен различных цветов, как на полотнах пуантилистов) блеск. Несмотря на внешнее сходство с ежевикой, плоды лишены питательной мякоти, и под блестящей оболочкой содержат только сухие семена.
Структура интерфренционной решетки из клеток

Авторы изучили под микроскопом клеточные структуры внешней оболочки плодов и определили спектральные характеристики отражаемого света. Оказалось, что яркая окраска Pollia определяется не пигментами, а интерференцией света на стенках клеток во внешней оболочке плода. Волокна целлюлозы в этих клетках расположены слоями толщиной в несколько сотен нанометров. Расстояние между слоями варьирует от клетки к клетке, получающаяся структура структура хиральная (асимметричная). В соответствии с этим расстоянием меняется и основная длина волны отражаемого интерферирующего света, и это придает окраске радужность. Большинство клеток отражают свет в синей области спектра, что определяет общий облик плодов.

Подобный механизм образования окраски встречается у животных: интерференция определяет цвет крыльев жуков, бабочек, перьев птиц и даже камуфляж осьминогов. Среди растений, однако, это первый пример такого рода. Даже такой яркий цветок фуксия окрашен пигментами.

Интересно, что отраженный свет имеет не только яркую окраску, но и выраженную круговую поляризацию, которая появляется из-за наклона целлюлозных слоев друг относительно друга. Имеет ли эта поляризация какую-либо биологическую функцию, пока не понятно (единственные животные, у которых обнаружена способность распознавать круговую поляризацию - ротоногие рачки, живущие в тропических морях).

Использование интерференции вместо пигмента позволяет растению добиться более заметной окраски - ягоды Pollia condensata оказались, по словам исследователей, самым ярко окрашенным известным биологическим объектом. Заметность плодов привлекает птиц и способствует распространению семян. Кроме того, поскольку окраска сохраняется и после высыхания ягод, это дополнительно увеличивает вероятность их распространения.

Еще один автор работы, Сильвия Виньолини с физического факультета Кембриджа, смотрит на находку более прагматично: «Следуя этому примеру из мира природы, мы можем создать «умные» многофункциональные материалы, используя недорогие «исходники», такие как целлюлоза. Думаю, окрашенные материалы из целлюлозы могли бы найти массу промышленных применений. Например, они служили бы прекрасным заменителем токсичных красителей в пище. Целлюлоза самым активным образом перерабатывается в бумажной промышленности. Эти промышленные процессы можно усовершенствовать для производства красок — как для пищи, так и для нанесения меток или косметики», — отметила она.