Γιατί είναι δύσκολο να βρεθεί το χρώμα «μπλε» στη φύση;

Ένας λόγος που το μπλε χρώμα είναι δύσκολο να βρεθεί στη φύση είναι ότι δεν υπάρχουν ζώα με μπλε χρώμα. Ένας άλλος λόγος είναι ότι τα φυτά χρησιμοποιούν μια κόκκινη χρωστική που ονομάζεται ανθοκυανίνη για να παράγουν το μπλε χρώμα.

Έχετε δει ποτέ μπλε πουλί; Ή ένας μπλε βάτραχος; Ή έστω μια πεταλούδα με μπλε φτερά; Είναι εντυπωσιακά όμορφα, έτσι δεν είναι; Ωστόσο, αν το καλοσκεφτείτε, δεν συναντάμε πολλά από αυτά. Στην πραγματικότητα, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να μην έχετε δει περισσότερα από δύο ή τρία πουλιά με εξ ολοκλήρου ή εν μέρει μπλε φτερά σε όλη σας τη ζωή. Ποιος πιστεύετε ότι μπορεί να είναι ο λόγος πίσω από αυτό;

Μπλε πεταλούδα Morpho. (Φωτογραφία:Didier Descouens / Wikimedia Commons)

Οι περισσότερες χρωματικές χρωστικές δεν παράγονται στο σώμα μας. Τα ζώα καταναλώνουν διάφορα πράγματα στη διατροφή τους που βοηθούν στην παραγωγή αυτών των χρωστικών. Στην περίπτωση των φλαμίνγκο, που γεννιούνται γκρίζα, η διατροφή που καταναλώνουν αποτελείται από γαλαζοπράσινα φύκια και γαρίδες άλμης, που τα βοηθά να γίνουν ροζ! Τα καρκινοειδή έχουν χρωστικές ουσίες που ονομάζονται καροτενοειδή, οι οποίες χρησιμοποιούνται από τα πουλιά. Ωστόσο, ένα τέτοιο εφέ δεν φαίνεται για το μπλε χρώμα, οπότε πώς αποκτούν τα πουλιά ή οι πεταλούδες το μπλε χρώμα τους; Ο λόγος μάλλον θα σας «μπλείσει» το μυαλό!

Ποια είναι η εξήγηση για αυτά τα μυστηριώδη μπλουζ;

Στην περίπτωση των πτηνών, δεν υπάρχει ένας βασικός μηχανισμός. Διαφορετικά πουλιά ακολουθούν διάφορους μηχανισμούς, από το σχεδιασμό μικροσκοπικών σφαιριδίων έως τη διατήρηση μιας ομοιόμορφης κρυσταλλικής δομής. Το φτερό bluejay αποτελείται από το σχέδιο σφαιριδίων, το οποίο είναι αρκετά ακατάστατο στη φύση. Αυτές οι χάντρες διασκορπίζουν το φως με τέτοιο τρόπο που μόνο το μπλε φως μπορεί να διαφύγει, ενώ τα φτερά παγωνιού έχουν μικροσκοπικά ελάσματα που προκαλούν την παρεμβολή. Επίσης, αν έχετε μπλε μάτια, αυτό το μπλε βασίζεται επίσης στη δομή – όχι σε χρωστικές!

Φτερό Bluejay &Peacock Feather (Φωτογραφία:Thomas Bresson / Wikimedia Commons &Flickr)

Πώς λειτουργεί;

Πριν δούμε πώς το κάνουν οι πεταλούδες, πρέπει να καταλάβουμε λίγο τη φυσική. Τώρα, αυτή η εμφάνιση του μπλε χρώματος οφείλεται στη μικροσκοπική δομή της ζυγαριάς και σε μια έννοια που ονομάζεται παρεμβολή φωτός.

Η παρεμβολή φωτός λαμβάνει χώρα όταν δύο ακτίνες φωτός συγκρούονται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα είτε μια ακτίνα φωτός με υψηλότερη ένταση (Constructive Interference CI) είτε καθόλου φως (Destructive Interference DI). Το φως είναι βασικά ένα κύμα, και ως εκ τούτου, έχει κορυφές και γούρνες. Όταν οι δύο ακτίνες συγκρούονται και οι κορυφές ή οι κοιλότητες επικαλύπτονται η μία την άλλη, λαμβάνει χώρα η CI και τα κύματα λέγεται ότι είναι «σε φάση». Ωστόσο, εάν μια κορυφή επικαλύπτει μια κοιλότητα, τότε πραγματοποιείται DI και τα κύματα λέγονται ότι είναι "εκτός φάσης".

Έτσι, όταν κάνουμε μεγέθυνση στη δομή της κλίμακας, μπορούμε να παρατηρήσουμε δομές που μοιάζουν με κορυφογραμμές που είναι παράλληλες μεταξύ τους. Όταν το φως χτυπά τις κορυφογραμμές και τα κλαδιά του, μέρος του φωτός θα αντανακλάται από το ανώτερο στρώμα, ενώ το υπόλοιπο εισέρχεται στον κλάδο. Ένα μέρος του φωτός που διέρχεται από τον κλάδο ανακλάται από το κάτω στρώμα του ίδιου κλάδου. Αυτό μας δίνει δύο ακτίνες φωτός με ίσο μήκος κύματος και ένταση. Για τα περισσότερα χρώματα, οι ανακλώμενες ακτίνες φωτός θα είναι «εκτός φάσης», επομένως δεν βλέπουμε αυτά τα χρώματα. Ωστόσο, στην περίπτωση του μπλε χρώματος, οι δύο ακτίνες φωτός που αντανακλώνται από την κορυφογραμμή είναι τέλεια «σε φάση», που σημαίνει ότι δεν ακυρώνουν η μία την άλλη, επιτρέποντάς μας να δούμε το μπλε χρώμα. Οι ακτίνες φωτός που περνούν κάμπτονται επίσης στη σωστή γωνία, κάτι που βοηθά στην εμφάνιση του μπλε χρώματος.

Αναπαράσταση κορυφογραμμών και πώς λειτουργούν (Blue Morpho Butterfly)

Η μόνη πεταλούδα που είναι γνωστό ότι παράγει μια μπλε χρωστική ουσία ονομάζεται πεταλούδα «Olivewing». Μέχρι τώρα, λίγα ήταν γνωστά για αυτό το μοναδικό πλάσμα ή για το πώς παράγει τη χρωστική ουσία (Μουσείο Εθνικής Ιστορίας της Φλόριντα).

Μπορούν να χάσουν το μπλε χρώμα τους;

Τι γίνεται αν αλλάξουμε τον δείκτη διάθλασης των φτερών, δηλ. αλλάξουμε τη γωνία με την οποία κάμπτεται το φως καθώς περνά μέσα από τις κορυφογραμμές; αυτό δεν θα βάλει τις ακτίνες "εκτός φάσης"; Εάν συμβεί αυτό, δεν θα μπορούμε να δούμε το μπλε χρώμα. Το ερώτημα είναι πώς μπορούμε να αλλάξουμε τον δείκτη διάθλασης; Γεμίζοντας απλά τον χώρο στις κορυφογραμμές με κάποιο άλλο υλικό αντί για αέρα! Κάθε υλικό έχει το δικό του δείκτη διάθλασης, καθώς κάμπτει το φως σε διαφορετικές γωνίες, πράγμα που σημαίνει ότι ακόμη και το νερό μπορεί να αλλάξει τη γωνία. Αν συμβαίνει αυτό, αυτές οι πεταλούδες θα χάσουν το χρώμα τους μόλις βρέξει, σωστά; Η απάντηση είναι όχι". Χάρη στην εξέλιξη, τα φτερά είναι κατασκευασμένα από υλικό που είναι φυσικά ανθεκτικό στο νερό! Τα φτερά καλύπτονται με μια υδρόφοβη επίστρωση που τα βοηθά να παραμένουν στεγνά.

Τι γίνεται με τα φυτά;

Η έλλειψη του μπλε ως χρωστική ουσία παρατηρείται επίσης σε ολόκληρο τον φυτικό κόσμο. Τα φυτά χρησιμοποιούν μια κόκκινη χρωστική ουσία που ονομάζεται ανθοκυανίνη για το μπλε χρώμα τους. Ναι, το διάβασες σωστά. Τα φυτά τροποποιούν την ανθοκυανίνη αναμιγνύοντάς την με άλλες χρωστικές ή μόρια για να παράγουν το μπλε χρώμα. Μερικές φορές χρησιμοποιούν μετατοπίσεις του pH για να αλλάξουν και το χρώμα. Οι επιστήμονες προσπαθούν να κατανοήσουν τη γενετική πίσω από τη διαδικασία, προκειμένου να την αντιγράψουν με άλλα ανθοφόρα φυτά.

Bluebell And Blue Plumbago flowers(Photo Credit:Pixabay &Pxhere)

Η Evolution δεν μπόρεσε να αναπτύξει μια διαδικασία για την παραγωγή μπλε χρωστικής για κάθε οργανισμό, αλλά τουλάχιστον παρείχε έναν τρόπο να αναπαραχθεί το αποτέλεσμα. Το βιολογικό θέμα το φρόντισε η απλή φυσική! Θα πρέπει να περιμένουμε και να δούμε αν συναντήσουμε ποτέ ένα ζώο που μπορεί να κάνει μπλε χρωστική ουσία – ή ίσως οι επιστήμονές μας μπορούν να ξεκλειδώσουν τους μηχανισμούς της φυτικής γενετικής για να δημιουργήσουν απλώς μπλε χρωστικές!