Viburnum tinus дължи ослепително синия цвят на плодовете си на мазнини в клетъчната си структура, за първи път този вид производство на цвят се наблюдава в природата. Кредит: Рокс Мидълтън

сини

Изследователите са открили, че обикновено растение дължи ослепително синия цвят на плодовете си на мазнини в клетъчната си структура, за първи път този вид производство на цвят се наблюдава в природата.

Растението, Viburnum tinus, е вечнозелен храст, широко разпространен в Обединеното кралство и останалата част на Европа, който произвежда метални сини плодове, богати на мазнини. Комбинацията от яркосин цвят и високо хранително съдържание правят тези плодове неустоимо удоволствие за птиците, което вероятно увеличава разпространението на техните семена и допринася за успеха на растението.

Изследователите, водени от Университета в Кеймбридж, използваха електронна микроскопия за изследване на структурата на тези сини плодове. Въпреки че в природата има и други видове структурен цвят - например в паунови пера и крила на пеперуди - за първи път е установено, че подобна структура включва мазнини или липиди. Резултатите са докладвани в списание Current Biology.

„Растенията Viburnum tinus могат да бъдат намерени в градините и по улиците в цяла Великобритания и в голяма част от Европа - повечето от нас са ги виждали, дори и да не осъзнаваме колко необичаен е цветът на плодовете“, каза съ- първият автор Рокс Мидълтън, който завърши изследването като част от докторската си степен. в Химическия департамент в Кеймбридж.

Отблизо на калина тинус. Кредит: Рокс Мидълтън

Повечето цветове в природата се дължат на пигменти. Въпреки това, някои от най-ярките и цветни материали в природата - като паунови пера, крила на пеперуди и опали - получават цвета си не от пигментите, а само от вътрешната си структура, явление, известно като структурен цвят. В зависимост от това как тези структури са подредени и доколко са подредени, те могат да отразяват определени цветове, създавайки цвят чрез взаимодействието между светлината и материята.

„За първи път забелязах тези яркосини плодове, когато бях на посещение при семейство във Флоренция“, каза д-р Силвия Виньолини от Химическия департамент в Кеймбридж, която ръководи изследването. „Мислех, че цветът е наистина интересен, но не беше ясно какво го причинява.“

„Металният блясък на плодовете на калината е изключително необичаен, така че използвахме електронна микроскопия, за да проучим структурата на клетъчната стена“, каза съавторът Миранда Синот-Армстронг от Йейлския университет. „Открихме структура, различна от всичко, което някога сме виждали досега: слой след слой от малки липидни капчици.“

Липидните структури са включени в клетъчната стена на външната кожа или епикарп на плодовете. Освен това под сложната структура лежи слой тъмночервени антоцианинови пигменти и всяка светлина, която не се отразява от липидната структура, се абсорбира от тъмночервения пигмент отдолу. Това предотвратява обратното разсейване на светлината, което прави плодовете да изглеждат още по-сини.

Микроскопски изглед на Viburnum tinus. Кредит: Рокс Мидълтън

Изследователите също са използвали компютърни симулации, за да покажат, че този тип структура може да произведе точно вида син цвят, наблюдаван в плодовете на калина. Структурният цвят е често срещан при някои животни, особено птици, бръмбари и пеперуди, но е установено, че само шепа растителни видове имат структурно оцветени плодове.

Докато повечето плодове имат ниско съдържание на мазнини, някои - като авокадо, кокосови орехи и маслини - съдържат липиди, осигурявайки важен енергиен хранителен източник на храна за животните. Това не е пряка полза за растението, но може да увеличи разпространението на семената чрез привличане на птици.

Цветът на плодовете на Viburnum tinus може също да служи като сигнал за неговото хранително съдържание: птица може да погледне плода и да знае дали е богат на мазнини или въглехидрати въз основа на това дали е син или не. С други думи, синият цвят може да служи като „честен сигнал“, тъй като липидите произвеждат както сигнала (цвета), така и наградата (храненето).

„Честните сигнали са рядкост при плодовете, доколкото ни е известно“, каза Синот-Армстронг. „Ако структурният цвят на плодовете на Viburnum tinus всъщност са честни сигнали, това би бил наистина изискан пример, когато цветът и храненето идват поне отчасти от един и същ източник: липиди, вградени в клетъчната стена. Никога досега не сме виждали подобно нещо и ще бъде интересно да се види дали други структурно оцветени плодове имат подобни наноструктури и подобно хранително съдържание. "

Едно потенциално приложение за структурния цвят е, че премахва необходимостта от необичайни или увреждащи химически пигменти - вместо това цветът може да се образува от всеки материал. „Вълнуващо е да видим този принцип в действие - в този случай растението използва потенциално хранителен липид, за да направи красив син блясък. Това може да вдъхнови инженерите да направят собствени цветове с двойна употреба “, каза Виньолини.

Справка: „Плодовете на Viburnum tinus използват липиди за получаване на метален син структурен цвят“ от Rox Middleton, Miranda Sinnott-Armstrong, Yu Ogawa, Gianni Jacucci, Edwige Moyroud,
Paula J. Rudall, Chrissie Prychid, Maria Conejero, Beverley J. Glover, Michael J. Donoghue и Silvia Vignolini, 6 август 2020 г., Current Biology.
DOI: 10.1016/j.cub.2020.07.005

Изследването беше подкрепено отчасти от Европейския съвет за научни изследвания, EPSRC, BBSRC и NSF.