Удивительное радужное сияние африканской ягоды объяснили уникальными клеточными структурами

Обладающее удивительной окраской плодов растение Pollia condensata произрастает в Африке

(фото P. Moult).

Цвет обусловлен не пигментом, а сложной структурой целлюлозных волокон. Таким же приёмом пользуются павлины, некоторые бабочки и скарабеи

(фото R. Faden).

Когда растение погибает пигмент листьев исчезает, но плоды сохраняют свой удивительный цвет

(фото P. J. Rudall).

Структура оболочки плодов Pollia condensata отражает поляризованный свет сильнее любой другой биологической субстанции

(фото Vignolini, S. et al., PNAS).

Удивительное африканское растение Pollia condensata ещё раз напоминает, что не стоит судить о внутреннем содержании по внешнему виду. В целях размножения этот представитель царства растений нашёл способ сделать свои плоды неотразимыми: блестящими, переливающимися всеми цветами радуги, для того чтобы ни одна птица в окрестностях не осталась равнодушной.

Учёные установили, что P. condensata обязана своему тёмно-синему металлическому с радужными переливами окрасу отнюдь не пигментам, а уникальной многослойной структуре целлюлозных волокон, которые образуют внешнюю оболочку ягод.

Обладающее удивительной окраской плодов растение Pollia condensata произрастает в Африке (фото P. Moult).

Клеточные стенки внешней оболочки плода, как и других ягод и фруктов, содержат целлюлозу. Но её волокна в случае P. condensata сдвинуты друг относительно друга и образуют многослойную ассиметричную винтообразную структуру. Отражения света от кожуры придаёт ягодам преимущественно синий цвет.

Однако исследователи обнаружили, что каждая клетка оболочки генерирует цвета независимо друг от друга. Так как окрас плода формируется при отражении света от слоёв целлюлозы в клеточной стенке, толщина слоя определяет, какой длины волны свет будет отражаться. В результате клетки с тонкими слоями целлюлозы дают синий цвет, а с более толстыми – зелёный или красный.

Цвет обусловлен не пигментом, а сложной структурой целлюлозных волокон. Таким же приёмом пользуются павлины, некоторые бабочки и скарабеи (фото R. Faden).

Исследователи полагают, что такой сложный и редкий среди растений механизм окрашивания необходим P. condensata для распространения семян. Несмотря на то, что под яркой оболочкой нет сочной мякоти, а только сухие семена, птицы всё равно используют их. Вполне вероятно, что пернатые украшают переливчатыми "бусинами" свои гнёзда для привлечения половых партнёров.

Структура оболочки плодов Pollia condensata отражает поляризованный свет сильнее любой другой биологической субстанции (фото Vignolini, S. et al., PNAS).

Биологи отмечают, что со временем структурный цвет P. condensata не тускнеет. Среди музейных экспонатов встречаются плоды, собранные ещё в XIX веке, однако они по-прежнему остаются красочными и блестящими, как те, что произрастают сегодня.

Кстати, яркий синий цвет ягод является более интенсивным, чем у любого ранее описанного биологического материала, отмечают исследователи.

"Вновь черпая вдохновение от природы, учёные получили подсказку для создания многофункциональных цветных материалов из дешёвого сырья, такого как целлюлоза, — рассказывает ведущий автор исследования Сильвия Винолини (Silvia Vignolini). — Мы считаем, что использование целлюлозы для создания цветных материалов будет иметь широкий спектр промышленного использования. Например, съедобные наноструктуры на основе целлюлозы могут заменить пищевые красители в продуктах питания".

Напомним, что целлюлоза активно перерабатывается в бумажной промышленности. Промышленные процессы можно модифицировать и производить из целлюлозы краски для защитной маркировки товаров или косметики.

Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.