Το Pollia condensata, που προέρχεται από την Αφρική, χρησιμοποιεί δομές μεγέθους νανοκλίμακας για να παράγει το πιο έντονο χρώμα που μελετήθηκε ποτέ σε βιολογικό ιστό. Εικόνα μέσω PNAS
Τα μικροσκοπικά, ροκ σκληρά φρούτα της Pollia condensata, ένα άγριο φυτό που αναπτύσσεται στα δάση της Αιθιοπίας, της Μοζαμβίκης, της Τανζανίας και άλλων αφρικανικών χωρών, δεν μπορούν να καταναλωθούν ωμά, μαγειρεμένα ή να μετατραπούν σε ποτό. Στη Δυτική Ουγκάντα και αλλού όμως τα μικρά μεταλλικά φρούτα του φυτού έχουν χρησιμοποιηθεί από πολύ καιρό για διακοσμητικούς σκοπούς εξαιτίας μιας ασυνήθιστης περιουσίας: Διαμένουν ένα ζωντανό μπλε χρώμα για χρόνια ή και δεκαετίες μετά την επιλογή τους. Ένα δείγμα στους Βοτανικούς Κήπους Kew του Λονδίνου, που συγκεντρώθηκε στη Γκάνα το 1974, εξακολουθεί να διατηρεί την ιριδίζουσα απόχρωση.
Ενδιαφέρουσα, μια ομάδα ερευνητών από το Kew, το Πανεπιστήμιο του Cambridge και το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Smithsonian αποφάσισαν να εξετάσουν πώς το φυτό αυτό παράγει ένα τόσο εκθαμβωτικό και επίμονο χρώμα. Όταν προσπάθησαν να εξαγάγουν μια χρωστική ουσία για μελέτη, ήταν έκπληκτοι να ανακαλύψουν ότι τα φρούτα δεν είχαν κανένα.
Όταν εξέτασαν το P. condensata σε κυτταρικό επίπεδο, συνειδητοποίησαν ότι ο καρπός παράγει το χαρακτηριστικό του χρώμα μέσω του δομικού χρωματισμού, ένα ριζικά διαφορετικό φαινόμενο που είναι καλά τεκμηριωμένο στο ζωικό βασίλειο αλλά ουσιαστικά άγνωστο στα φυτά. Προσδιόρισαν ότι ο ιστός των καρπών είναι πιο έντονα χρωματισμένος από οποιοδήποτε προηγουμένως μελετημένο βιολογικό ιστό που αντικατοπτρίζει το 30% του φωτός, σε σύγκριση με έναν ασημένιο καθρέφτη, καθιστώντας τον πιο έντονο από το φημισμένο χρώμα των φτερών της πεταλούδας του Morpho . Τα ευρήματά τους αποκαλύφθηκαν σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε σήμερα στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών .
Η συντριπτική πλειοψηφία των χρωμάτων στον βιολογικό κόσμο παράγονται από χρωστικές ουσίες που παράγονται από ζωντανούς οργανισμούς που απορροφούν επιλεκτικά συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός, έτσι ώστε να φαίνονται να είναι το χρώμα των ορίων μήκους κύματος που αντανακλούν. Για παράδειγμα, τα περισσότερα φυτά είναι πράσινα λόγω της χρωστικής χλωροφύλλης που χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση, η οποία απορροφά τα περισσότερα μήκη κύματος του ορατού φωτός εκτός από το πράσινο, αντανακλώντας το χρώμα στα μάτια μας. Κατά συνέπεια, τα χρώματα των φυτών που δημιουργούνται με τη χρωματισμό φαίνεται να είναι ακριβώς η ίδια απόχρωση ανεξάρτητα από την γωνία από την οποία τα βλέπουμε και το χρώμα υποβαθμίζεται όταν το φυτό πεθαίνει.
Το P. condensata, ωστόσο, παράγει το ζωντανό μπλε του μέσω μικροσκοπικών κλώνων κυτταρίνης μεγέθους νανοκλίμακας που στοιβάζονται μέσα στο δέρμα του. Αυτά τα νήματα είναι διατεταγμένα σε στρώματα στριφώματος, σχηματισμούς έλικας, τα οποία αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να διασκορπίσουν το φως και να παράγουν τον βαθύ μπλε χρωματισμό του φρούτου. Εδώ είναι μια άποψη των φρούτων μέσω ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, αποκαλύπτοντας την παρουσία του χρώματος σε κυτταρικό επίπεδο:
Η βαθιά μπλε απόχρωση του φυτού παράγεται σε κυψελοειδές επίπεδο. Εικόνα μέσω PNAS
Αυτά τα σκέλη δίνουν επίσης στο εργοστάσιο μια ακόμη πιο συναρπαστική ποιότητα, κάτι που μπορεί (δυστυχώς) να εκτιμηθεί μόνο προσωπικά: Ανάλογα με το πώς κρατάτε τα φρούτα και από ποια γωνία βλέπετε, κάθε κύτταρο της επιδερμίδας φαίνεται να αλλάζει χρώμα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η απόσταση μεταξύ των στοιβαγμένων ινών της νανοκλίμακας ποικίλει από κυψέλη σε κυψέλη, έτσι ώστε κάθε κύτταρο να παράγει μια ελαφρώς διαφορετική απόχρωση αντανακλώντας το φως είτε στα αριστερά είτε στα δεξιά, ανάλογα με το πλεονέκτημα σας. Αυτό αντιπροσωπεύει την εντυπωσιακή, pixellated εμφάνισή του:
Κάθε κύτταρο του δέρματος παράγει ένα ελαφρώς διαφορετικό χρώμα, οδηγώντας στο εικονοστοιχείο του φρούτου. Εικόνα μέσω PNAS
Ο λόγος για τον οποίο το χρώμα του φρούτου διαρκεί τόσο εντυπωσιακά, αποδεικνύεται ότι οφείλεται στο γεγονός ότι το χρώμα του είναι ενσωματωμένο στη δομή του, αντί να βασίζεται σε χρωστικές ουσίες που μπορούν να υποβαθμιστούν με την πάροδο του χρόνου. Οι ερευνητές έχουν αναφέρει ότι βλέπουν ζωντανά μπλε φρούτα που κρέμονται σε αποξηραμένα, νεκρά P. condensata πηγάζει στο πεδίο.
Η ερευνητική ομάδα έλαβε επίσης ένα μαχαίρι για να εξηγήσει γιατί το εργοστάσιο θα πάει σε τέτοιο πρόβλημα για να εξελιχθεί μια εντυπωσιακή χρωματική-εξαπάτηση. Με τη μίμηση της εμφάνισης ενός ζουμερού, θρεπτικού φυτού, το χρώμα μπορεί να εξαπατήσει τα πουλιά και τα ζώα να τρώνε τα φρούτα, διασκορπίζοντας έτσι τους σπόρους προς τα μέσα όταν απολέσουν.
Αν και η χρήση ζώων για διασπορά είναι μια στρατηγική κοινή σε πολλά φυτά, οι περισσότεροι αναγκάζονται να αφιερώσουν πολύτιμες θερμίδες για να παράγουν ένα γλυκό, σαρκώδη πολτό. Το P. condensata, ωστόσο, είναι σε θέση να επεκτείνει τους σπόρους του απλά δείχνοντας τα αληθινά του χρώματα.
