Ezeknek a szokatlan fémes kék gyümölcsöknek hihetetlen káprázatos színük van - a tudósok most már tudják, hogyan és miért

A Viburnum tinus gyümölcsének káprázatos kék színét sejtszerkezetének köszönheti zsírnak, ez a fajta színtermelés először figyelhető meg a természetben. Hitel: Rox Middleton

fémes

A kutatók azt találták, hogy egy közönséges növény a gyümölcsének káprázatos kék színét köszönheti a sejtszerkezet zsírjának, először a természetben figyelték meg ezt a fajta színtermelést.

A növény, a Viburnum tinus, az Egyesült Királyságban és Európa többi részén elterjedt örökzöld cserje, amely zsírban gazdag fémes kék gyümölcsöket hoz létre. Az élénk kék szín és a magas tápanyag-tartalom kombinációja miatt ezek a gyümölcsök a madarak számára ellenállhatatlan csemegét jelentenek, ami valószínűleg növeli magjaik terjedését és hozzájárul a növény sikeréhez.

A kutatók a Cambridge-i Egyetem vezetésével elektronmikroszkóppal vizsgálták e kék gyümölcsök szerkezetét. Míg a természetben más típusú szerkezeti színek is vannak - például a pávatollakban és a pillangószárnyakban -, ez az első alkalom, hogy egy ilyen szerkezet zsírokat vagy lipideket tartalmaz. Az eredményekről a Current Biology folyóirat számol be.

„A Viburnum tinus növények megtalálhatók a kertekben és az utcák mentén az Egyesült Királyságban és Európa nagy részén - a legtöbben láttuk őket, még akkor is, ha nem vesszük észre, milyen szokatlan a gyümölcs színe.” első szerző Rox Middleton, aki Ph.D. részeként fejezte be a kutatást. Cambridge-i Kémiai Tanszéken.

Vértes viburnum tinus. Hitel: Rox Middleton

A legtöbb szín a természetben a pigmenteknek köszönhető. A természet legfényesebb és legszínesebb anyagai - például a pávatollak, a pillangószárnyak és az opálok - azonban színüket nem a pigmentekből, hanem önmagában a belső szerkezetükből kapják, ami a strukturális szín néven ismert jelenség. Attól függően, hogy ezek a struktúrák hogyan vannak elrendezve és mennyire rendezettek, bizonyos színeket tükrözhetnek, a fény és az anyag kölcsönhatása révén színt hozhatnak létre.

"Akkor figyeltem fel ezekre az élénk kék gyümölcsökre, amikor firenzei családnál jártam" - mondta Dr. Silvia Vignolini, a cambridge-i Kémiai Tanszék munkatársa, aki a kutatást vezette. "Úgy gondoltam, hogy a szín valóban érdekes, de nem világos, mi okozta."

"A Viburnum gyümölcsök fémes fénye rendkívül szokatlan, ezért elektronmikroszkóppal vizsgáltuk a sejtfal szerkezetét" - mondta Miranda Sinnott-Armstrong, a Yale Egyetem egyik társszerzője. "Találtunk egy olyan szerkezetet, amely különbözik valaha látottaktól: rétegenként, kis lipidcseppekből."

A lipidszerkezetek beépülnek a gyümölcsök külső bőrének vagy epikarpjának sejtfalába. Ezenkívül egy sötétvörös antocianin pigment pigmentréteg fekszik a komplex szerkezet alatt, és minden fényt, amelyet a lipidszerkezet nem tükröz, elnyeli az alatta lévő sötétvörös pigment. Ez megakadályozza a fény visszaszóródását, így a gyümölcsök még inkább kéknek tűnnek.

A Viburnum tinus mikroszkópos nézete. Hitel: Rox Middleton

A kutatók számítógépes szimulációkat is használtak annak bemutatására, hogy ez a fajta szerkezet pontosan azt a kék színt képes előállítani, amely a Viburnum gyümölcsében látható. A szerkezeti szín bizonyos állatokban, különösen a madarakban, a bogarakban és a pillangókban gyakori, de csak néhány növényfaj esetében találtak szerkezeti színű gyümölcsöket.

Míg a legtöbb gyümölcs alacsony zsírtartalmú, néhány - például avokádó, kókuszdió és olajbogyó - tartalmaz lipideket, amelyek fontos, energiasűrű táplálékforrást jelentenek az állatok számára. Ez nem közvetlen haszon a növény számára, de a madarak vonzása révén növelheti a mag elterjedését.

A Viburnum tinus gyümölcsének színe tápanyagtartalmának jeleként is szolgálhat: a madár megnézheti a gyümölcsöt, és annak alapján tudja megtudni, hogy zsírban vagy szénhidrátban gazdag-e vagy sem. Más szavakkal, a kék szín szolgálhat „őszinte jelként”, mivel a lipidek mind a jelet (a színt), mind a jutalmat (a táplálékot) előállítják.

"Az őszinte jelzések ritkák a gyümölcsökben, amennyire tudjuk" - mondta Sinnott-Armstrong. „Ha a Viburnum tinus gyümölcsök szerkezeti színe valóban őszinte jel, akkor ez egy igazán szép példa lenne, ahol a szín és a táplálkozás legalább részben ugyanabból a forrásból származik: a sejtfalba ágyazott lipidek. Soha nem láttunk még ilyet, és érdekes lesz megnézni, hogy más szerkezeti színű gyümölcsök hasonló nanostruktúrával és hasonló tápanyagtartalommal bírnak-e. "

A szerkezeti szín egyik lehetséges alkalmazása, hogy megszünteti a szokatlan vagy káros kémiai pigmentek szükségességét - ehelyett szín bármilyen anyagból kialakítható. „Izgalmas látni, hogy ez az elv működésben van - ebben az esetben a növény egy potenciálisan tápláló lipidet használ egy gyönyörű kék ​​csillogáshoz. Ez ösztönözheti a mérnököket arra, hogy saját kettős felhasználású színeket készítsenek ”- mondta Vignolini.

Hivatkozás: Rox Middleton, Miranda Sinnott-Armstrong, Yu Ogawa, Gianni Jacucci, Edwige Moyroud „Viburnum tinus gyümölcsök lipideket használnak metál kék szerkezeti szín előállításához”,
Paula J. Rudall, Chrissie Prychid, Maria Conejero, Beverley J. Glover, Michael J. Donoghue és Silvia Vignolini, 2020. augusztus 6., aktuális biológia.
DOI: 10.1016/j.cub.2020.07.005

A kutatást részben az Európai Kutatási Tanács, az EPSRC, a BBSRC és az NSF támogatta.