Ученые объяснили синий цвет листьев бегонии

Begonia pavonina

Magalie L'Abbé / flickr.com

Ученые из Бристольского университета обнаружили, что синие переливчатые листья живущего в тени растения Begonia pavoninaпредставляют собой приспособление для фотосинтеза в условиях недостаточного освещения. Статья опубликована в журнале Nature Plants.

Begonia pavonina растет в тропических лесах Малайзии, в тени густой растительности, и известна своими красивыми радужными синими листьями. Эта  радужность обусловлена эпидермальными хлоропластами особого типа — иридопластами. Традиционно основной функцией такой радужной окраски считали привлечение насекомых-опылителей. Однако поскольку переливчатость (иридизация) встречается у многих растений и других фотосинтезирующих организмов, ученые предполагали, что она может быть как-то связана с фотосинтезом.

Авторы статьи впервые показали, что иридопласты содержат уникальную структуру, образованную за счет особого многослойного расположения тилакоидов (мембранных компартментов внутри хлоропластов, в которых происходят реакции фотосинтеза). Эта структура имеет свойства фотонного кристалла, то есть способна к периодическому изменению коэффициента преломления в пространственных направлениях. Такое расположение тилакоидов увеличивает количество захваченных световых волн зеленой и красной частей спектра — именно такие волны в основном достигают листьев растений, растущих в тени. В результате эффективность фотосинтеза повышается, по оценкам авторов, на 5–10 процентов по сравнению с обычными хлоропластами. Синий же цвет листьев, судя по всему, является побочным результатом такой основной фотосинтетической функции иридопластов.

Интересно, что при этом в условиях лучшего освещения иридопласты продемонстрировали пониженную эффективность фотосинтеза. Это, по мнению исследователей, говорит о том, что иридопласты представляют собой очень узкоспециализированное приспособление для жизни в условиях плохого освещения — настолько плохого, что растения даже не «надеются» попасть в более освещенные условия. Это предположение подтверждается тем, что хлоропласты с особой структурой, похожие на иридопласты бегонии, встречаются также у многих других филогенетически не связанных друг с другом растений, растущих в условиях недостаточного освещения.   

Иридесценция, или иризация, представляет собой оптический эффект, при котором цвет объекта меняется в зависимости от угла наблюдения или освещения. Примеры этого эффекта в природе включают, например, крылья бабочек и жуков, раковины моллюсков и хвост павлина. 

Софья Долотовская