Нанотехнологии в дикой природе

Большая часть цветов в природе — результат работы пигментов. Большие биологические молекулы содержат так называемые хромофорные группы, которые избирательно поглощают определенные длины волн. Длина волны света определяет его цвет (белый свет Солнца является смесью всех длин волн). Соответственно, растение (или животное) приобретает цвет, дополнительный к поглощенному. Однако цвет может возникать и по-другому — не на молекулярном уровне, а на микроуровне, в результате особенностей вещества. «Структурную окраску» имеют павлин и некоторые насекомые.

Теперь ученые из Кембриджа выяснили, что самый яркий фрукт на Земле — плод растения Pollia condensata — тоже лишен синего пигмента и «окрашен структурой».

Их работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Фрукты состоят из клеток, которые отделены друг от друга клеточными стенками, содержащими целлюлозу. Но у поллии целлюлоза в клеточных стенках нанесена слоями, которые формируют хиральную (асимметричную) структуру. Именно она взаимодействует со светом так, что отражает лишь определенные длины волн. Таким образом,

густой синий цвет — результат микроструктуры плода, а не пигментации как таковой.

Ученые также обнаружили, что каждая отдельная клетка является независимым «цветогенератором». Поэтому цвет плода неравномерный, а как бы «выложен» отдельными точками, как на полотнах импрессионистов или, скорее, пуантилистов. Цвет в данном случае определяется толщиной слоев целлюлозы, и это пример работы нанотехнологий в природе. Так плод приобретает свойства «хамелеона»: часть клеток чисто синие, а часть — красные или зеленые.

Не менее интересный вопрос: зачем растению такие «сложности»? Ботаники полагают, что сложная цветовая структура — это своеобразная «самореклама», помогающая распространять семена. Плоды поллии непитательны и совершенно бесполезны для птиц, однако яркая окраска привлекает пернатых. Так растения «добиваются своего»: птицы переносят их с места на место, возможно, для украшения гнезд или привлечения партнеров.

«Эти малюсенькие растения добились потрясающего успеха в создании нестерпимо сверкающего, переливающегося, многообразного цвета. Он привлекает птиц, хотя они даже не едят его! Таким образом, растения «используют» птиц, даже не тратясь на их подкармливание. Эволюция — очень мудрая штука», — восторгается профессор Беверли Гловер с факультета науки о растениях Кембриджского университета, руководившая работой.

Из-за своей «механической» природы цвет фруктов поллии не увядает. К своему удивлению, ученые обнаружили, что

засушенные образцы фрукта из коллекций гербариев XIX века такие же яркие и сверкающие, как и только что собранные сочные плоды.

Еще один автор работы, Сильвия Виньолини с физического факультета Кембриджа, смотрит на находку более прагматично.

«Следуя этому примеру из мира природы, мы можем создать «умные» многофункциональные материалы, используя недорогие «исходники», такие как целлюлоза. Думаю, окрашенные материалы из целлюлозы могли бы найти массу промышленных применений. Например, они служили бы прекрасным заменителем токсичных красителей в пище. Целлюлоза самым активным образом перерабатывается в бумажной промышленности. Эти промышленные процессы можно усовершенствовать для производства красок — как для пищи, так и для нанесения меток или косметики», — отметила она.