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世界上最闪亮的生物是一种非洲水果,看起来像点彩主义的小饰品。

通过 Pollia condensata 探索世界上最闪亮的水果,它通过独特的结构设计展现出虹彩的色彩。

作者:Ed Yong
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Pollia_果实

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在中非的森林里,有一种植物看起来像在生长自己的圣诞装饰品。闪亮的球形装饰品从叶子之间冒出来,闪烁着充满活力的金属蓝色。仔细观察,其他颜色也会浮现——红色、橙色、绿色和紫色的针尖状斑点。它看起来像是修拉,或者其他点彩派画家,转而从事雕塑创作。

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但这些球体当然不是人造的。它们是果实。它们是世界上最闪亮的果实。实际上,它们是世界上最闪亮的活体材料,句号。

它们属于一种名为**Pollia condensata**的植物,这种热带的、高一米的草本植物会长出闪亮的浆果状果实,成簇生长,每簇多达40个。这些小球体具有虹彩——它们利用特殊排列的细胞层,以非凡的强度反射颜色。这种技巧依赖于细胞的微观物理结构,而不是任何化学色素。事实上,这些果实根本没有蓝色色素。

在动物王国中,这种技巧很常见——你可以在蝴蝶的翅膀、宝石甲虫的甲壳、鸽子、椋鸟、天堂鸟甚至一些恐龙的羽毛上看到它们的作用。但在植物界,色素占据主导地位,而结构色被认为是根本不存在的,或者说稀有得多。

来自剑桥大学的西尔维娅·维格诺里尼(Silvia Vignolini)在英国皇家植物园发现了**Pollia**的秘密。她的团队,由乌尔里希·施泰纳(Ullrich Steiner)领导,正在植物界寻找以有趣方式弯曲光线的物种。在史密森尼学会的罗伯特·法登(Robert Faden)的推荐下,维格诺里尼寻找**Pollia**,并在皇家植物园的保拉·鲁德尔(Paula Rudall)的帮助下,找到了这种植物的样本。它于1974年从加纳采集,但至今仍像以前一样鲜艳。(与色素不同,结构色不会降解,因此这些果实将保持其光泽数十年。一些**化石**仍然保留其虹彩。)

在显微镜下,维格诺里尼看到果实的外层由三到四层厚壁细胞组成(如下图中标记为“1”)。每个细胞又包含更多的层,由纤维素纤维制成。这些纤维都彼此平行排列,但每一层都相对于上一层略微旋转,形成一个优雅的螺旋。

当光线照射到顶层时,一部分被反射,其余部分穿过。在下一层,同样的事情也会发生,以此类推。只要这些层之间的距离恰到好处,反射的光束就会相互放大,产生异常鲜艳的颜色。技术术语是“多层干涉”。或者换句话说:“哇,真闪亮!”

Pollia-细胞

许多动物利用这种结构来产生颜色。这就是为什么,像**Pollia**果实一样,许多蝴蝶的翅膀和许多鸟类的羽毛,在发霉的博物馆抽屉里放置多年后,仍然可以看起来令人惊艳。通过在**Pollia**中发现相同的结构,维格诺里尼揭示了一个趋同进化的绝佳例子,即生命之树不同分支的物种独立地达到了相同的适应性。

但**Pollia**果实反射的光线比任何鸟类或蝴蝶都多。维格诺里尼不仅在植物中发现了第一个强烈的虹彩颜色;她还发现了自然界中最强烈的虹彩颜色。或者换句话说:“哇,**太闪亮了**!”

而且这些水果还有另一个独特的技巧。纤维素层之间的距离因细胞而异。这意味着它们反射的光线的波长(因此,颜色)也因细胞而异。“蓝色是主要的颜色,”施泰纳说,“但偶尔也会有红色、绿色或黄色。这就是它看起来像素化的原因。”或者点彩画般的,取决于你更喜欢基于屏幕还是画布的比喻。

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为什么**Pollia**有如此鲜艳的果实?这里有一个线索:你不能吃它们。好吧,你**可以**吃它们,但没有意义,因为它们几乎不提供任何营养。它们实际上是一个干燥的、充满种子的果壳。这里还有另一个线索:**Pollia**与另一种植物**Psychotria peduncularis**生长在同一地区,后者**也**会结出蓝色浆果。

研究团队认为,**Pollia**正在模仿它邻居美味的蓝色果实,用美味果肉的承诺诱惑鸟类,但只给它们种子来传播。另一种可能是,鸟类会收集这些果实来装饰它们的巢穴,或用于求偶展示。无论哪种方式,**Pollia**都获得了免费搭乘,避免了花费能量制造甜美、有营养的组织。这是一场风格胜于内容的进化胜利。

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**参考文献:** Vignolini, Rudall, Rowland, Reed, Moyroud, Faden, Baumberg, Glover & Steiner. 2012. Pointillist structural color in *Pollia condensata* fruit. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1210105109

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