I mirtilli non devono il loro colore brillante ai pigmenti contenuti al loro interno. Piuttosto, in questi e in alcuni altri frutti, un sottile strato esterno di cera disperde la luce incidente e crea il caratteristico blu.
Il blu dei frutti: un inganno ottico dalla funzione precisa
Quando si mangiano frutti come mirtilli, prugne o prugnole direttamente dalla pianta, spesso si rimuove inconsciamente lo strato bluastro che li ricopre, associandolo a un gesto di pulizia. Una volta tolto, il frutto appare di un colore rosso molto scuro o violaceo, suggerendo che il frutto in sé non contenga pigmenti blu. Il blu è quindi dovuto alla cera presente sulla buccia. Questo strato di cera è generalmente in buone condizioni e sembra avere proprietà autoriparanti o rinnovabili.
Dal punto di vista evolutivo, è vantaggioso per le piante che i loro frutti siano facilmente riconoscibili e attrattivi per gli animali, i quali, consumandoli, favoriscono la dispersione dei semi. Studi fisiologici sui vertebrati suggeriscono che il colore blu sia particolarmente efficace nel catturare l’attenzione di certe specie. Tuttavia, ciò solleva una contraddizione: i frutti blu sono relativamente rari. La ragione di questa rarità è legata alla complessità energetica della produzione di pigmenti blu. Le molecole che riflettono questa lunghezza d’onda della luce devono essere grandi e strutturate in modo complesso, il che comporta un elevato dispendio di energia per la pianta.
Il ruolo multifunzionale della cera
Molte piante, tuttavia, hanno trovato una soluzione più efficiente: ricoprire i loro frutti con un sottile strato di cera. Questa, non solo conferisce un colore blu senza richiedere la sintesi di pigmenti energeticamente costosi, ma svolge anche diverse funzioni protettive. È idrorepellente, autopulente e protettiva dall’attacco di parassiti e agenti patogeni. I mirtilli e altri frutti simili utilizzano questo strato ceroso per ottenere un colore blu che li rende visibili e attraenti agli animali, senza impegnare eccessive risorse energetiche per la produzione di pigmenti blu.
Il colore, infatti, non deve necessariamente derivare da pigmenti, ma può essere il risultato di interazioni tra la luce e la struttura microscopica del materiale. Questo fenomeno, noto come “colore strutturale”, si verifica quando la luce incidente viene diffratta, riflessa o interferisce con la superficie di un materiale. Ad esempio, molti animali presentano colori vivaci a causa della diffrazione e dell’interferenza della luce nelle loro piume o nei loro gusci, senza il coinvolgimento di pigmenti. Un esempio familiare di colore strutturale è il cielo blu, causato dalla diffusione di Rayleigh, in cui la luce solare viene diffusa dalle molecole dell’aria. La luce con lunghezze d’onda più corte, come il blu, viene deviata maggiormente, rendendo il cielo principalmente blu.
Anche il sottile strato di cera presente sulla superficie di molti frutti blu, come i mirtilli, gioca un ruolo nella creazione quindi del colore. Sebbene inizialmente studiato per le sue proprietà protettive, come la capacità di respingere l’acqua e difendere i frutti da parassiti e agenti patogeni, recenti ricerche hanno esaminato l’impatto ottico di questo strato ceroso.
I nuovi studi
Nel febbraio 2024, un team di scienziati guidato dal fisico Rox Middleton dell’Università di Bristol ha pubblicato uno studio che approfondisce il ruolo ottico dello strato di cera sui frutti blu. Il gruppo ha dimostrato come questa cera, grazie alla sua nanostruttura disordinata, rifletta selettivamente la luce nelle lunghezze d’onda del blu, creando l’aspetto colorato che vediamo.
La ricerca ha aperto nuove prospettive sul ruolo funzionale della cera, che non è solo una barriera protettiva, ma contribuisce anche all’attrattività dei frutti per gli animali, favorendo così la dispersione dei semi.
Nel contesto dello studio sui colori strutturali dei frutti blu, il gruppo di ricerca ha utilizzato metodi ottici avanzati per analizzare la riflessione della luce nello strato di cera superficiale di questi frutti. Si è scoperto che questi strati riflettono intensamente la luce nelle lunghezze d’onda del blu e dell’ultravioletto. A differenza dei colori pigmentati, che si basano sull’assorbimento della luce da parte di specifiche molecole, i colori strutturali emergono da interazioni fisiche della luce con nanostrutture. Questo significa che lo strato di cera, essendo semitrasparente, permette il passaggio di una notevole quantità di luce.
Tuttavia, perché il colore blu risulti visibile e non si mescoli con altri colori sottostanti, è necessario che lo sfondo assorba gran parte della luce incidente. Questa condizione è soddisfatta nei frutti blu, la cui buccia, dopo la rimozione della cera, appare estremamente scura. Questa buccia scura funge da sfondo altamente assorbente, permettendo al colore strutturale blu di emergere chiaramente. Al di sotto di questo strato, si trova tipicamente una polpa più chiara e un succo intensamente colorato, spesso rosso.
L’importanza dell’assorbimento della luce è particolarmente evidente nei frutti non ancora maturi. In questi stadi iniziali, lo sfondo scuro assorbente non è ancora presente, e i pigmenti verdi o rossi coprono l’effetto del blu prodotto dalla cera.
L’analisi morfologica della cera ha rivelato che le nanostrutture responsabili di questo fenomeno variano significativamente tra le diverse specie di piante. Sono state osservate formazioni disordinate di anelli, bastoncini, piastre e tubi, tutte capaci di generare un colore uniforme. La forma esatta di queste nanostrutture, però, non sembra influire sulla tipologia di dispersione della luce; ciò che risulta cruciale è che tali strutture siano disordinate. Questa disordinazione, analogamente alla diffusione Rayleigh di cui sopra, intensifica la dispersione della luce a lunghezze d’onda più corte, come quelle del blu.
Infine, gli spettri ottici ottenuti durante lo studio hanno mostrato caratteristiche molto simili al tipico colore blu, confermando la coerenza del fenomeno osservato tra le diverse specie di frutti blu analizzati.
L’effetto di un colore è fortemente influenzato dal contesto ambientale, come dimostrato dalla pittura e dalla nostra esperienza visiva quotidiana. Lo stesso vale per la percezione dei frutti nel loro ambiente naturale. In particolare, il fogliame verde circostante gioca un ruolo cruciale nel contrasto cromatico dei frutti. Il gruppo di ricerca di Rox Middleton ha indagato la luminosità dei frutti, con e senza lo strato di cera, rispetto al loro contesto tipico. I risultati hanno mostrato che i frutti rivestiti di cera blu presentano una differenza minore nell’intensità luminosa rispetto alle foglie (entrambi emettono luce con intensità simile). Tuttavia, è stato osservato che il contrasto cromatico aumenta significativamente quando i frutti mantengono lo strato di cera, rendendoli visivamente più distintivi rispetto alle foglie verdi circostanti.
Implicazioni nella vita quotidiana
L’analisi non si è limitata alla comprensione fisica del fenomeno ottico, ma ha anche esplorato possibili applicazioni tecniche. Il team di ricerca è riuscito a estrarre la cera blu dalle bacche di un tipo di Berberis, un arbusto ornamentale caratterizzato da frutti blu, foglie dentate e fiori gialli. Utilizzando cloroformio, hanno estratto la cera in laboratorio e l’hanno applicata su uno sfondo nero. Una volta cristallizzata, la cera ha riprodotto lo stesso brillante colore azzurro delle bacche. Questa scoperta apre nuove prospettive nel campo delle applicazioni tecniche.
Uno dei potenziali usi più promettenti riguarda i coloranti naturali, soprattutto nei cosmetici, un settore dove i coloranti artificiali sono spesso controversi e soggetti a rigide normative. L’idea di sfruttare i colori strutturali naturali potrebbe offrire alternative più sicure e visivamente affascinanti ai coloranti artificiali.
Inoltre, gli effetti luminosi derivati dalla natura potrebbero trovare impiego in una vasta gamma di applicazioni, migliorando l’estetica e la sostenibilità di prodotti destinati alla vita quotidiana.
