Pollia condensata, pochodząca z Afryki, wykorzystuje struktury w skali nano, aby uzyskać najbardziej intensywny kolor, jaki kiedykolwiek badano w tkance biologicznej. Zdjęcie przez PNAS
Drobnych, twardych jak skała owoców Pollia condensata, dzikiej rośliny rosnącej w lasach Etiopii, Mozambiku, Tanzanii i innych krajach afrykańskich, nie można jeść na surowo, gotować ani zamieniać w napój. Jednak w zachodniej Ugandzie i innych krajach małe, metaliczne owoce rośliny były od dawna wykorzystywane do celów dekoracyjnych ze względu na niezwykłą właściwość: zachowują intensywny niebieski kolor przez lata, a nawet dekady po ich zebraniu. Okaz z Kew Botanical Gardens w Londynie, który został zebrany w Ghanie w 1974 roku, nadal zachowuje swój opalizujący odcień.
Zaintrygowany zespół naukowców z Kew, University of Cambridge i Smithsonian Natural History Museum postanowił przyjrzeć się, jak roślina ta wytwarza tak olśniewający i trwały kolor. Kiedy jednak próbowali wyodrębnić pigment do badań, z zaskoczeniem odkryli, że owoc nie ma.
Kiedy zbadali P. condensata na poziomie komórkowym, zdali sobie sprawę, że owoc wytwarza swój charakterystyczny kolor poprzez strukturalne zabarwienie, radykalnie różne zjawisko, które jest dobrze udokumentowane w królestwie zwierząt, ale praktycznie nieznane u roślin. Ustalili, że tkanka owocu jest bardziej intensywnie zabarwiona niż jakakolwiek wcześniej badana tkanka biologiczna - odbijając 30 procent światła w porównaniu ze srebrnym lustrem, dzięki czemu jest bardziej intensywna niż nawet słynny kolor skrzydeł motyla Morpho . Ich odkrycia ujawniono w nowym badaniu opublikowanym dzisiaj w Proceedings of National Academy of Sciences .
Zdecydowana większość kolorów w świecie biologicznym jest wytwarzana przez pigmenty - związki wytwarzane przez żywy organizm, które wybiórczo absorbują określone długości fal światła, dzięki czemu wydają się mieć kolor niezależnie od długości fali, którą odbijają. Na przykład większość roślin jest zielona z powodu pigmentu chlorofilu, stosowanego w procesie fotosyntezy, który pochłania większość długości fal światła widzialnego oprócz zielonego, odbijając ten kolor do naszych oczu. W rezultacie kolory roślin powstałe w wyniku pigmentacji wydają się mieć dokładnie ten sam odcień, bez względu na to, z którego kąta patrzymy, a kolor pogarsza się, gdy roślina umiera.
P. condensata produkuje jednak swój żywy błękit poprzez małe pasma celulozy wielkości nanoskali, które są ułożone w skórze. Te pasma są ułożone w warstwy skręconych, łukowatych kształtów helisy, które oddziałują ze sobą, rozpraszając światło i tworząc ciemnoniebieskie zabarwienie owocu. Oto widok owocu za pomocą mikroskopu elektronowego, który ujawnia obecność koloru na poziomie komórkowym:
Ciemnoniebieski odcień rośliny jest wytwarzany na poziomie komórkowym. Zdjęcie przez PNAS
Te nici nadają roślinie jeszcze bardziej fascynującą jakość, co można (niestety) docenić osobiście: w zależności od tego, jak trzymasz owoc i pod jakim kątem patrzysz, każda z jego komórek skóry wydaje się zmieniać kolor. Wynika to z faktu, że odległość między ułożonymi w stos nanoskalami różni się w zależności od komórki, więc każda komórka wytwarza nieco inny odcień, odbijając światło w lewo lub w prawo, w zależności od punktu obserwacyjnego. To wyjaśnia jego uderzający, pikselowy wygląd:
Każda komórka skóry wytwarza nieco inny kolor, co prowadzi do pikselizowanego efektu owocu. Zdjęcie przez PNAS
Okazuje się, że kolor owocu trwa tak długo, ponieważ jego kolor jest wbudowany w jego strukturę, a nie w pigmenty, które z czasem mogą ulec degradacji. Badacze donieśli, że na polach wiszą żywe, niebieskie owoce wiszące na wyschniętych, martwych P. condensata .
Zespół badawczy próbował również wyjaśnić, dlaczego roślina zadaje sobie tyle trudu, by ewoluować uderzającym kolorem - oszustwem. Naśladując wygląd soczystej, pożywnej rośliny, kolor może nakłonić ptaki i zwierzęta do zjedzenia owoców, tym samym szeroko rozpraszając nasiona w środku podczas wypróżniania.
Chociaż wykorzystywanie zwierząt do rozproszenia jest strategią wspólną dla wielu roślin, większość z nich jest zmuszona poświęcić cenne kalorie, aby wyprodukować słodką, mięsistą miazgę. P. condensata jest jednak w stanie rozprzestrzeniać swoje nasiona po prostu pokazując swoje prawdziwe kolory.
