März 28, 2024

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Die Forschung enthüllt die Wissenschaft hinter den blauen Beeren dieser Pflanze

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Die Forschung enthüllt die Wissenschaft hinter den blauen Beeren dieser Pflanze

Lantana strigocamara im Ramaley-Gewächshaus auf dem Campus der CU Boulder. Bildnachweis: Patrick Campbell/CU Boulder

An einem schönen Herbsttag im Jahr 2019 ging Miranda Sinnott-Armstrong die Pearl Street in Boulder, Colorado, entlang, als ihr etwas ins Auge fiel: eine kleine, besonders glänzende blaue Frucht an einem Strauch namens Lantana strigocamare. Während seine winzigen Trauben aus rosa, gelben und orangefarbenen Blüten und blauen Beeren normalerweise im Frühling die Fußgängerzone schmücken, zerrissen Stadtarbeiter diese gewöhnlichen Lantanas, um sich auf die Wintersaison vorzubereiten.

Sinnott-Armstrong, eine Postdoktorandin für Ökologie und Evolutionsbiologie an der CU Boulder, fragte schnell, ob sie ein Exemplar zurück ins Labor bringen könne. Sie wollte wissen: Was hat diese Beeren so blau gemacht?

Die Ergebnisse von Sinnott-Armstrong werden jetzt in der Zeitschrift veröffentlicht Neuer Phytologe. Die Studie bestätigt Lantana strigocamare als zweiter dokumentierter Fall einer Pflanze, die blau gefärbte Früchte mit geschichteten Fettmolekülen erzeugt. Sie und ihre Co-Autoren haben den allerersten dokumentierten Fall veröffentlicht, in Tinus Viburnumim Jahr 2020.

Die beiden Pflanzen gehören zu den weltweit nur sechs Pflanzen, von denen bekannt ist, dass sie ihre Früchte mit einem Lichttrick färben, der als Strukturfarbe bekannt ist. Aber Sinnott-Armstrong hat eine Ahnung, dass es noch andere gibt.

„Wir finden diese Dinge buchstäblich in unseren Hinterhöfen und auf unseren Straßen, die Leute haben einfach nicht nach strukturell gefärbten Pflanzen gesucht“, sagte Miranda Sinnott-Armstrong, Hauptautorin der neuen Studie. „Und doch, wenn du nur die Pearl Street entlang gehst, denkst du: ‚Oh, da ist einer! „“

Strukturfarbe ist bei Tieren sehr verbreitet. Sie verleiht den sonst braunen Pfauenfedern ihr leuchtendes Grün und vielen Schmetterlingen ihr leuchtendes Blau. Aber diese Art von optischer Täuschung ist laut Sinnott-Armstrong bei Pflanzen viel seltener.

Forschung enthüllt die Wissenschaft hinter den blauen Beeren dieser Pflanze

Stacey Smith, Co-Autorin der Veröffentlichung und außerordentliche Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie, schält die Haut von einer Lantana-Frucht. Bildnachweis: Patrick Campbell/CU Boulder

Um ihre einzigartige Farbe zu erzeugen, verwenden diese blauen Früchte mikroskopische Strukturen in ihrer Haut, um Licht zu manipulieren und Wellenlängen zu reflektieren, die unsere Augen als blau wahrnehmen, was ihnen ein unverwechselbares metallisches Finish verleiht. Pigmentierte Farbe bewirkt das Gegenteil, indem sie bestimmte sichtbare Lichtwellenlängen absorbiert. Das bedeutet, dass strukturgefärbte Beeren an sich keine Farbe haben; Wenn Sie sie zerquetschen würden, würden sie sich nicht blau färben.

Wenn Sie die Haut einer Lantana-Frucht abziehen und gegen das Licht halten, sieht sie tatsächlich vollständig durchscheinend aus. Wenn Sie es jedoch auf einen dunklen Hintergrund legen, wird es aufgrund der Nanostrukturen auf der Oberfläche, die für die Reflexion der Farbe verantwortlich sind, wieder blau.

Die Evolution der Farbe

Was besonders einzigartig ist Lantana strigocamare– abgesehen davon, dass die blaue Farbe in der Natur, insbesondere bei Früchten, ziemlich selten ist – liegt darin, dass sie diese Strukturfarbe in ihrer Haut durch Schichten von Lipidmolekülen oder Fetten erzeugt.

Forschung enthüllt die Wissenschaft hinter den blauen Beeren dieser Pflanze

Stacey Smith, Co-Autorin der Veröffentlichung und außerordentliche Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie, schält die Haut von einer Lantana-Frucht. Bildnachweis: Patrick Campbell/CU Boulder

Tinus Viburnum ist die einzige andere Pflanze, von der bekannt ist, dass sie dasselbe tut, und Wandelröschen und Schneeball hatte zuletzt vor über 100 Millionen Jahren einen gemeinsamen Vorfahren. Das bedeutet, dass die beiden Pflanzen diese gemeinsame Eigenschaft völlig unabhängig voneinander entwickelt haben.

„Dies bringt uns auf die Suche nach anderen Gruppen, in denen dies geschieht, weil wir wissen, dass dies auf verschiedene Weise geschehen kann“, sagte Stacey Smith, Co-Autorin der Veröffentlichung und außerordentliche Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie.

Forscher diskutieren auch oft, warum sich so etwas entwickelt. Bietet Strukturfarbe einen evolutionären Vorteil?

Einige theoretisieren, dass die Strukturfarbe bei der Samenausbreitung helfen kann. Obwohl es nur sehr wenige strukturell bekannte farbige Pflanzen gibt, sind sie auf der ganzen Welt weit verbreitet. Wandelröschen selbst ist in vielen Teilen der Welt invasiv, insbesondere in tropischen Regionen. Laut den Forschern ist es möglich, dass die metallische und glänzende Natur der Frucht einen starken Kontrast zum umgebenden Laub bildet und Tiere anzieht, sie zu fressen und ihre Samen zu verbreiten.

Forschung enthüllt die Wissenschaft hinter den blauen Beeren dieser Pflanze

Lantana strigocamara im Ramaley-Gewächshaus auf dem Campus der CU Boulder. Bildnachweis: Patrick Campbell/CU Boulder

„Aber nur blau und glitzernd zu sein, kann ausreichen, damit ein Tier denkt, es sei dekorativ“, sagte Smith.

Forscher haben festgestellt, dass viele Vögel, insbesondere in Australien, gerne strukturell gefärbte Früchte verwenden, um ihre Lauben zu schmücken und Partner anzulocken. Interessanterweise kann auch der Mensch zur Verbreitung beitragen Wandelröschen aus dem gleichen Grunde.

„Die Tatsache, dass sie ihren Weg in den Gartenbau gefunden haben, deutet darauf hin, dass wir für die gleichen Dinge sensibel sind, die andere Tiere an ihnen attraktiv finden“, sagte Smith. „Wir sagen, oh, sieh dir dieses glänzende, süße Ding an. Ich sollte das in meinen Garten stellen.

Eine andere Möglichkeit ist, dass die dicke, ölige Schicht, die diese einzigartige Farbe erzeugt, ein Schutzmechanismus für die Pflanze ist, der Abwehr von Krankheitserregern bietet oder die strukturelle Integrität der Frucht verbessert, sagte Sinnott-Armstrong.

  • Forschung enthüllt die Wissenschaft hinter den blauen Beeren dieser Pflanze

    Stacey Smith, Co-Autorin der Veröffentlichung und außerordentliche Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie, im Ramaley-Gewächshaus an der CU Boulder. Bildnachweis: Patrick Campbell/CU Boulder

  • Forschung enthüllt die Wissenschaft hinter den blauen Beeren dieser Pflanze

    Stacey Smith, Co-Autorin der Veröffentlichung und außerordentliche Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie, schält die Haut von einer Lantana-Frucht. Bildnachweis: Patrick Campbell/CU Boulder

Auch die blaue Farbe selbst könnte ein Hinweis sein.

Pigmentierte Farbe und Strukturfarbe schließen sich bei Pflanzen nicht gegenseitig aus, aber vielleicht sind Pflanzen über Strukturfarbe als Mittel zur Erzeugung von Blau gestolpert, da es sonst nicht so einfach zu erzeugen ist, erklärte sie.

Einige Forscher im Labor von Silvia Vignolini an der Universität Cambridge – wo Sinnott-Armstrong derzeit ansässig ist – versuchen nun, farbige Farben, Stoffe und mehr aus Strukturfarben herzustellen, indem sie die Anordnung von Nanokristallen aus Zellulose in farbigen Früchten besser verstehen.

Die Forscher hoffen, mehr über mögliche evolutionäre Impulse für diesen Mechanismus zu erfahren, wenn mehr strukturell gefärbte Früchte entdeckt werden.

„Sie sind da draußen“, sagte Sinnott-Armstrong. „Wir haben sie nur noch nicht alle gesehen.“

Die Co-Autoren dieser Publikation sind: Yu Ogawa, University of Grenoble Alpes; Gea Theodora van de Kerkhof, Universität Cambridge; und Silvia Vignolini, Universität Cambridge.


Diese Frucht zieht Vögel mit einer ungewöhnlichen Art an, sich metallisch blau zu färben


Mehr Informationen:

Miranda A. Sinnott‐Armstrong et al, Konvergente Evolution der ungeordneten Lipidstrukturfarbe in Früchten von Lantana strigocamara (syn. Sortenhybride L. camara), Neuer Phytologe (2022). DOI: 10.1111/nph.18262

Zur Verfügung gestellt von
Universität von Colorado Boulder


Zitieren:
Forschung enthüllt die Wissenschaft hinter den blauen Beeren dieser Pflanze (2022, 10. Juni)
abgerufen am 10. Juni 2022
von https://phys.org/news/2022-06-reveals-science-blue-berries.html

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