Представьте себе место на Земле, где океаны полны фиолетовых водорослей, а леса встречают переливами синих растений. И это вовсе не сцена из научно-фантастического романа, а реальность прошлого и настоящего.
Принято считать, что растительная жизнь на нашей планете обязательно должна быть зеленой: растения производят энергию с помощью хлоропластов, хлоропласты состоят из хлорофилла, а хлорофилл — зеленый. Однако не все так однозначно.
Begonia pavonina. © Clivid | Flickr
Исследования показали, что самые ранние фотосинтезирующие организмы были фиолетового цвета, потому что полагались на фотосинтезирующие химические вещества, которые поглощали разные по длине световые волны. И, оказывается, мерцающие синие растения все еще существуют: Begonia pavonina, или Павлинья бегония, обитает в туманных тропических лесах Юго-Восточной Азии, где редко увидишь солнечные лучи. Как выяснили ученые, выживать в условиях низкой освещенности бегонии помогают радужные лазурные листья.
Необычная окраска происходит от фотосинтезирующих структур, называемых иридопластами, рассказала соавтор исследования Хизер Уитни из Бристольского университета в Англии. Как и хлоропласты, эти структуры обеспечивают клеточные механизмы для фотосинтеза. Они поглощают свет и используют его, чтобы синтезировать молекулы, которые хранят энергию. При сборе света они также полагаются на хлорофилл — пигмент, который поглощает красный и синий свет и отражает зеленый, придавая растениям их типичный вид.
Но когда Уитни и ее коллеги изучили клетки B. pavonina под микроскопом, то заметили, что иридопласты имеют очень странную форму. Они были расположены друг на друге, мембрана поверх мембраны, и разделены тонким слоем жидкости, почти как горка блинов, политых кленовым сиропом.
Эффект аналогичен тому, что происходит, когда вы видите масло плавающим на поверхности воды. «Свет, проходящий сквозь такую структуру, слегка преломляется, что называется интерференцией, — объясняет Уитни. — Так получается этот радужный отблеск».
Мерцающие голубые бегонии свидетельствуют о том, что растения могут адаптироваться к освещенности за счет структурных и химических изменений. Это наслоение иридопластов позволяет структуре поглощать длинноволновый свет (красный и зеленый), доступный в темноте под пологом леса. Синий свет при этом отражается, создавая удивительное сияние.
Ученые также считают, что это наслоение замедляет фотосинтезирующие реакции, способствуя еще более эффективному накоплению энергии. По словам Уитни и ее коллег, это открытие доказывает невероятную универсальность растений. Когда они оказываются в неблагоприятных условиях, им приходится искать оригинальные пути к адаптации в новом мире. И кто знает, к каким еще трюкам могут прибегать растения, чтобы выжить.
Исследование опубликовано в журнале Nature Plants.