Ученые выяснили, почему черника синяя

У многих плодоядных, ориентирующихся по зрению, глаза хорошо приспособлены к чувствительности к синему цвету, поэтому удивительно, что плоды с синей пигментацией встречаются не так часто. В широком исследовании глобального масштаба синие плоды составляли настолько малочисленную группу, что их классифицировали как выбросы (в статистике это точка данных, значительно отличающаяся от других наблюдений). Отчасти это объясняется относительно редким использованием синих биологических пигментов. Светоотражающие пигменты такого цвета требуют поглощения фотонов с низкой энергией крупными, энергетически дорогими молекулами.

Но есть ягоды, которые наоборот синие, но не содержат синих пигментов.  Это, например, черника, голубика, терн и можжевельник. Голубизну черники невозможно «извлечь» путем раздавливания, она не содержится в пигментированном соке, который можно выжать из плодов. Поэтому было понятно, что в цвете ягод есть странность. 

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые узнали, почему черника синяя, несмотря на темно-красный цвет пигментов, антоцианов, в кожуре плода. Вместо пигмента синий цвет ягод обеспечивается слоем воска на них, который состоит из миниатюрных структур, рассеивающих синий и ультрафиолетовый свет. Это придает ягодам синий оттенок для людей и сине-ультрафиолетовый для птиц. 

Так что в отсутствие синего пигмента природа эволюционировала в сторону такого изящного приспособления — ультратонкого слоя структурного красителя. Большинство растений покрыты тонким слоем воска, который выполняет множество функций. Было уже известно, что воск эффективен в качестве гидрофобного, самоочищающегося покрытия, а теперь к этому добавилось еще, что его структура важна для видимого окрашивания.

Воспроизведение структурно окрашенного воска методом перекристаллизации in vitro. / © Rox MIddleton

Ученые собрали воск с ягод и повторно кристаллизовали его, и таким образом создали новое покрытие из воска с синим УФ-излучением. Хроматический коэффициент отражения такого излучения в нем возникает в результате взаимодействия расположенных кристаллических структур эпикутикулярного воска со светом посредством интерференции волн. Краситель имеет толщину около двух микрон, и хотя не такой светоотражающий, как на ягоде, он визуально синего цвета и хорошо отражает ультрафиолет.

Вот так иногда даже на популярных ягодах можно обнаружить неизвестный механизм окрашивания. И ученые смогли воспроизвести этот цвет и создать синее покрытие, которого никто раньше не видел. 

Теперь авторы планируют изучить более простые способы воссоздания и нанесения такого покрытия. Это могло бы привести к появлению более устойчивой, биосовместимой и даже съедобной краски с отражением ультрафиолета и синего цвета. Кроме того, эти покрытия могут выполнять те же функции, что и естественные биологические покрытия, защищающие растения.