Невідомі осінні кольори, коли клен втрачає зелений - природа - FAZ
Наближається осінь, чудова гра кольорів зароджується в природі. Листяні дерева починають розщеплювати хлорофіл, а їх листя жовтіє, оранжеве і червоне. Раніше вважалося, що всі рослини дотримуються однакової схеми. Однак дослідники з Університету Інсбрука зараз дослідили листя клена норвезького і натрапили на раніше невідомий продукт деградації. Листяне дерево, поширене у значній частині Європи, очевидно, розробило свій власний спосіб метаболізму хлорофілу.
Хлорофіл у зелених листках перетворює сонячне світло в хімічну енергію завдяки фотосинтезу протягом літа. Восени дерева повертають з листя важливі поживні речовини, такі як азот та мінерали. Це вивільняє хлорофіл з білків, з якими він зазвичай зв’язаний. Оскільки він токсичний у цій формі, рослини повинні далі розщеплювати речовину. Згідно з сучасними знаннями, кінцевими продуктами цієї реакції були так звані нефлуоресцентні катаболіти хлорофілу (NCC). Однак цих речовин немає в норвезьких кленах. Тут Бернхард Кройтлер та його колеги натрапили на ще одну безбарвну сполуку, яка називається діоксобілан. Це відбувається, коли лист зеленого кольору клена норвезького розпадається ("Angewandte Chemie", doi: 10.1002/anie.201103934).
Для аналізу австрійські вчені восени зібрали жовте листя з норвезького клена в інсбруцькому Хофгартені. Вони зробили екстракт із 130 грамів листя, з якого отримали трохи менше 90 міліграм жовтуватого порошку, який вони визначили як діоксобілан. За допомогою мас-спектрометрії та досліджень ядерного магнітного резонансу нарешті вдалося з’ясувати молекулярну структуру речовини.
Шляхи хімічної реакції, якими зелені рослини використовують, щоб позбутися хлорофілу восени, не були відомі настільки давно. Лише близько двох десятиліть тому були виявлені перші катаболіти хлорофілу - усі вони безбарвні продукти розпаду, що належать до класу тетрапіролів і, таким чином, мають структуру, що складається з чотирьох азотовмісних п'ятичленних кілець. Раніше хтось марно шукав кольоровий продукт розпаду листя зеленого кольору, аналогічно розпаду структурно спорідненого гемоглобіну. Відомий як барвник червоних кров’яних тілець, цей комплекс утворює зелено-сині та жовті речовини при біологічному розкладанні. Вони відповідають за зміну кольору загоюються синців (гематом).
У 1991 році Кройтлер разом з Філіпом Матіле з Цюріхського університету відстежив перші нефлуоресцентні катаболіти хлорофілу в листі ячменю та уточнив їх структуру. Потім вони були виявлені в таких різноманітних рослинах, як ріпак, тютюн, кукурудза та шпинат. Речовини, які флуоресцирують під ультрафіолетовим світлом, і тому їх називають «флуоресцентними катаболітами хлорофілу» (FCC), також можуть бути виділені як проміжні продукти при розкладанні зеленого листя до безбарвного тетрапіролу. Зазвичай ці зв’язки надзвичайно короткочасні. Однак у випадку з стиглими бананами вони, здається, існують довше, оскільки їх шкірка під чорним світлом світиться синім.
Якщо раніше НКК вважалися кінцевими продуктами рівномірного шляху розпаду листя, тепер цю картину слід переглянути. Поки невідомо, за допомогою яких реакцій діоксобілан, виявлений у кленових листках, утворюється з хлорофілу. Вчені навколо Мюллера пропонують механізм деградації, проміжні стадії якого вони ще не змогли підтвердити експериментально. Питання про те, яку функцію мають продукти розпаду хлорофілу, також досі залишається відкритим. До цього часу вважалося, що клітини детоксикуються і речовини як би є відходами. Однак також можна було б подумати, щоб продукти розпаду мали фізіологічний ефект.
Фізіологічний ефект вже продемонстрований у фруктах. Кілька років тому австрійські вчені змогли виділити нефлуоресцентні катаболіти хлорофілу із шкірки стиглих яблук сорту Голден Делішес та груш Вільямс і продемонстрували їх антиоксидантну дію. Жовті та червоні плоди мають більший термін зберігання через розщеплення хлорофілу. Подальші дослідження повинні з'ясувати, яку роль відіграють продукти розпаду зеленого листя на листках листя.