?地中海莢迷的藍色果實。圖片來源:Rox Middleton
藍色果實非常罕見,因為使果實呈藍色的色素化合物在自然界中并不常見。但歐洲一種受歡迎的園林植物——地中海莢迷的金屬藍色果實卻擁有這種顏色,而且是以一種特殊的方式。
與單純依靠色素不同,這些果實利用結構顏色反射藍光,這在植物中很少見。8月6日,研究者在《當代生物學》)雜志上報告稱,這些果實細胞壁的脂質納米結構,使其有了驚人的色彩,這種結構顏色可能會告訴鳥類:這些果實富含營養(yǎng)脂肪。
“結構顏色在動物中很常見,尤其是鳥類、甲蟲和蝴蝶,但只在少數(shù)植物的果實中發(fā)現(xiàn)有結構顏色?!泵绹屏_拉多大學波爾得分校博士后研究員、論文共同第一作者Miranda Sinnott-Armstrong說,“這意味著地中海莢迷,除了表現(xiàn)出一種完全新穎的結構顏色機制,也是少數(shù)已知的具有結構顏色的果實之一。”
英國劍橋大學物理化學家、資深作者Silvia Vignolini對這種植物的興趣近10年?!拔以谝獯罄囊粋€花園里發(fā)現(xiàn)這種植物,它們看起來很奇怪,我們做了檢測,但沒有得出結論。這件事一直縈繞在我的腦海里。”她說。隨著團隊的成長,他們對地中海莢迷越來越感興趣,最終他們使用電子顯微鏡檢查果實的結構。
“在得到這些圖像之前,我們只看到了這些斑點?!彼f,“當發(fā)現(xiàn)這些斑點是脂質時,我們非常興奮。”
大多數(shù)植物的細胞壁由纖維素構成,后者能用來制造棉花和紙張,而地中海莢迷果實細胞的細胞壁則要厚得多,有成千上萬球狀的脂質分層排列,這些脂質能反射藍光。這種所謂的脂質多層結構使水果在不含藍色色素的情況下呈現(xiàn)出鮮艷的藍色。
“這非常奇怪,因為細胞壁上通常很少見到這樣排列的球狀脂質,它們通常存儲在細胞內部和用于運輸。”論文第一作者、英國布里斯托大學博士后研究員Rox Middleton說,“我們還認為,這種脂質可能帶給果實營養(yǎng)。這意味著這種果實可以通過呈現(xiàn)出美麗、閃亮的藍色來展示它的營養(yǎng)價值?!盡iddleton是一位物理學專家,博士時期研究的是果實的光學反應。
這種額外的營養(yǎng)對于地中海莢迷的主要“消費者”——傳播植物種子的鳥類來說非常重要。盡管研究人員不能確定這些脂質是否被鳥類作為脂肪來源食用,但有理由相信可能是。如果是這樣的話,研究人員認為,多層脂質產生的金屬藍色可以向鳥類表明這種果實有足夠的營養(yǎng)值得一吃。Vignolini說:“雖然鳥類被證明喜歡藍色的水果,但我們研究的其他藍色水果基本上沒有任何營養(yǎng)價值。”
接下來,研究人員想了解藍色結構顏色在水果中有多普遍,以了解其生態(tài)意義?!拔覀儸F(xiàn)在意識到,可以從一些來自其他植物的舊電子顯微鏡照片上看到這些斑點。研究人員當時并不知道它們是脂質,也不知道脂質甚至可以形成這種結構,但我們的研究表明它們很有可能是,這意味著這種結構可能并不局限于莢迷屬?!盫ignolini說。
此外,了解地中海莢迷如何使用這種獨特的機制制造顏色,可能會對人們如何給自己的食物上色產生影響。Vignolini說:“有很多問題與食品染色有關。”她補充說,一旦對這一機理有了更好的了解,它就有可能被用于創(chuàng)造一種更健康、更可持續(xù)的食品著色劑。
Vignolini對自己最初的直覺得到回報感到興奮:“在相當長一段時間,我一直在做這類光子結構研究,我開始想沒有什么新方法可以做到這一點?!彼f,“但我們發(fā)現(xiàn)的遠遠超出了預期?!?br>
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