Pollia condensata, afkomstig uit Afrika, gebruikt structuren op nanoschaalgrootte om de meest intense kleur te produceren die ooit in biologisch weefsel is onderzocht. Afbeelding via PNAS
De kleine, keiharde vruchten van Pollia condensata, een wilde plant die groeit in de bossen van Ethiopië, Mozambique, Tanzania en andere Afrikaanse landen, kunnen niet rauw worden gegeten, gekookt of in een drank worden veranderd. In West-Oeganda en elders worden de kleine metalen vruchten van de plant echter al lang voor decoratieve doeleinden gebruikt vanwege een ongewone eigenschap: ze blijven jaren of zelfs tientallen jaren nadat ze zijn geplukt, een levendige blauwe kleur. Een exemplaar in de Kew Botanical Gardens in Londen dat in 1974 in Ghana werd verzameld, heeft nog steeds zijn iriserende tint.
Geïntrigeerd besloten een team van onderzoekers van Kew, de Universiteit van Cambridge en het Smithsonian Natural History Museum te onderzoeken hoe deze plant zo'n oogverblindende en aanhoudende kleur produceert. Toen ze echter probeerden een pigment te extraheren om te bestuderen, waren ze verrast om te ontdekken dat de vrucht er geen had.
Toen ze P. condensata op cellulair niveau onderzochten, realiseerden ze zich dat de vrucht zijn karakteristieke kleur produceert door structurele kleuring, een radicaal ander fenomeen dat goed is gedocumenteerd in het dierenrijk, maar vrijwel onbekend in planten. Ze bepaalden dat het weefsel van de vrucht intenser gekleurd is dan enig eerder bestudeerd biologisch weefsel - dat 30 procent van het licht reflecteert in vergelijking met een zilveren spiegel, waardoor het intenser is dan zelfs de beroemde kleur van de vleugels van een Morpho- vlinder. Hun bevindingen werden onthuld in een nieuwe studie die vandaag werd gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .
Het overgrote deel van de kleuren in de biologische wereld wordt geproduceerd door pigmenten - verbindingen geproduceerd door een levend organisme die selectief bepaalde golflengten van licht absorberen, zodat ze de kleur lijken te zijn van de golflengten die ze reflecteren. De meeste planten zijn bijvoorbeeld groen vanwege het pigmentchlorofyl, dat wordt gebruikt in de fotosynthese, dat de meeste golflengten van zichtbaar licht behalve groen absorbeert en die kleur in onze ogen reflecteert. Als gevolg hiervan lijken plantkleuren gecreëerd door pigmentatie exact dezelfde tint te hebben ongeacht vanuit welke hoek we ze bekijken, en de kleur neemt af wanneer de plant sterft.
P. condensata produceert echter zijn levendige blauw via kleine cellulosestrengen op nanoschaal die in de huid zijn gestapeld. Deze strengen zijn gerangschikt in lagen van draaiende, gebogen helixvormen, die op elkaar inwerken om licht te verstrooien en de diepblauwe kleur van de vrucht te produceren. Hier is een weergave van de vrucht door een elektronenmicroscoop, die de aanwezigheid van de kleur op cellulair niveau onthult:
De diepblauwe tint van de plant wordt op celniveau geproduceerd. Afbeelding via PNAS
Deze strengen geven de plant ook een nog fascinerende kwaliteit, iets dat (helaas) alleen persoonlijk kan worden gewaardeerd: afhankelijk van hoe je het fruit vasthoudt en vanuit welke hoek je het bekijkt, lijkt elk van zijn huidcellen van kleur te veranderen. Dit komt omdat de afstand tussen de gestapelde vezels op nanoschaal van cel tot cel varieert, dus elke cel produceert een iets andere tint en reflecteert licht naar links of naar rechts, afhankelijk van uw uitkijkpunt. Dit verklaart het opvallende, pixellated uiterlijk:
Elke huidcel produceert een iets andere kleur, wat leidt tot het pixellated effect van het fruit. Afbeelding via PNAS
De reden dat de kleur van het fruit zo opmerkelijk lang blijft, zo blijkt, is omdat de kleur in de structuur is ingebouwd, in plaats van te vertrouwen op pigmenten die na verloop van tijd kunnen afbreken. Onderzoekers hebben gemeld dat ze levendige blauwe vruchten zien hangen aan opgedroogde, dode P. condensata- stammen in het veld.
Het onderzoeksteam legde ook een poging uit om uit te leggen waarom de plant zoveel moeite zou doen om een opvallende kleur te ontwikkelen - bedrog. Door het uiterlijk van een sappige, voedzame plant te imiteren, kan de kleur vogels en dieren misleiden om het fruit op te eten, waardoor de zaden binnenin wijd verspreid worden wanneer ze poepen.
Hoewel het gebruik van dieren voor verspreiding een strategie is die veel planten gemeen hebben, zijn de meeste mensen verplicht om kostbare calorieën te wijden aan het produceren van een zoete, vlezige pulp. P. condensata kan zijn zaden echter eenvoudig verspreiden door zijn ware kleuren te tonen.
