In Tibet wird eine riesige Begonie mit einer Höhe von fast 12 Fuß entdeckt

Begonien mit auffallend blauen Blättern könnten einen nächsten Schritt in der Pflanzenevolution darstellen, der sie ihren gewöhnlichen grünen Nachbarn voraussetzt, berichteten Forscher im Jahr 2016.

Die blaue Farbe resultiert aus einer supereffizienten Form der Photosynthese, die es ihnen ermöglicht, Licht zu nutzen, das andere Pflanzen ablehnen.

Es gibt etwa 2.000 Begonienarten, aber die biologische Funktion des strahlend blauen Glanzes hat Wissenschaftler seit Jahrzehnten rätselhaft.

Aber die Forscher sagten, dass die Blätter diesen Glanz nur entwickeln, wenn sie in fast dunkle Bedingungen gebracht werden – und bei hellem Licht verschwindet der Glanz langsam.

Die Blumen nutzen ihre ungewöhnlichen Blätter, um das wenige Licht zu nutzen.

Die in Nature Plants veröffentlichte Studie schließt eine frühere populäre Hypothese aus, dass sie Raubtiere abschrecken sollte.

“Die wirkliche Neuheit der Begonie besteht darin, den Lichtsammelmechanismus mit der photonischen Struktur zu kombinieren – Licht wird sowohl strukturell manipuliert als auch mit hoher Quanteneffizienz innerhalb desselben Materials gesammelt”, sagte Dr. Heather Whitney von der Bristol University.

“Ich bin kein Physiker – wir haben diese Arbeit auf der biologischen Seite begonnen – aber meine Photonik-Mitarbeiter sagen mir, dass dies sehr neu ist und einige sehr interessante Möglichkeiten bieten könnte, wenn wir dies replizieren können.”

Die Pflanzen – darunter auch Arten, die häufig als Zimmerpflanzen oder in Gärten angebaut werden – nutzen seit langem eine spezielle Form der Nanotechnologie namens Photonik, um Strukturen in ihren Blättern zu erzeugen, die ihnen helfen, Licht zu ernten.

“Wir haben unter dem Mikroskop entdeckt, dass einzelne Chloroplasten in diesen Blättern blaues Licht hell reflektierten, fast wie ein Spiegel”, sagte Matt Jacobs, ein Doktorand an der Bristol University.

“Bei genauerer Betrachtung mit einer als Elektronenmikroskopie bekannten Technik fanden wir einen auffallenden Unterschied zwischen den ‘blauen’ Chloroplasten, die in den Begonien vorkommen, die aufgrund ihrer leuchtend blauen irisierenden Färbung auch als “Iridoplasten” bekannt sind, und denen, die in anderen Pflanzen vorkommen .

“Die innere Struktur hatte sich in extrem gleichmäßigen Schichten von wenigen 100 Nanometern Dicke angeordnet – oder einem 1000stel der Breite eines menschlichen Haares.”

Chloroplasten sammeln Sonnenlicht und wandeln es in chemische Energie für die Pflanze um, wobei das Licht zunächst von Membranen, sogenannten Thylakoiden, absorbiert wird, die sich zu großen Stapeln unterschiedlicher Größe zusammenfügen.

Ein Grund für die Popularität der Blumen ist ihre Fähigkeit, in Innenräumen ohne direkte Sonneneinstrahlung zu überleben.

Dies liegt daran, dass viele Begonien unter tropischen Wäldern wachsen, wo das Licht, das den Boden erreicht, ein winziger Bruchteil des Lichts an der Spitze der Baumkronen sein kann. Pflanzen müssen hier jedes bisschen Licht einfangen, um zu überleben.

Die Forscher untersuchten Begonia pavonina – gefunden unter den dichten Baumkronen tropischer Wälder in Malaysia. Es hat schillernde blaue Blätter aufgrund ungewöhnlicher Chloroplasten, bekannt als Iridoplasten, in seinen Oberflächenschichten.

Diese enthalten regelmäßig angeordnete Stapel von drei bis vier Thylakoiden, die einem photonischen Kristall ähneln und Lichtwellenlängen zwischen 430 und 560 Nanometer stark reflektieren – was für das blaue Schillern der Blätter verantwortlich ist.

Sie sehen den künstlichen Strukturen sehr ähnlich, die üblicherweise zur Herstellung von Miniaturlasern verwendet werden, die den Lichtfluss steuern.

In den malaysischen Wäldern liegt die geringe Lichtmenge, die die Blätter der Pflanze erreicht, hauptsächlich am grün-roten Ende des Spektrums.

Die Iridoplasten konzentrieren diese spezifischen Wellenlängen auf den Photosyntheseapparat der Pflanze – und steigern so die Effizienz ihrer Photosynthese um fünf bis zehn Prozent.

Die Forscher sagten, dass das einzigartige Design der Pflanze – durch die Evolution perfektioniert – in anderen Pflanzen zur Verbesserung der Ernteerträge oder in künstlichen Geräten zur Herstellung besserer Elektronik verwendet werden könnte.