Culori necunoscute de toamnă când arțarul își pierde verdele - natura - FAZ
Se apropie toamna, un splendid joc de culori se instalează în natură. Copacii de foioase încep să descompună clorofila, iar frunzele lor devin galbene, portocalii și roșii. Se credea anterior că toate plantele urmează același model. Cu toate acestea, cercetătorii de la Universitatea din Innsbruck au examinat acum frunzele arțarului norvegian și au dat peste un produs de degradare necunoscut anterior. Arborele de foioase, care este răspândit în părți mari ale Europei, și-a dezvoltat în mod evident propriul mod de metabolizare a clorofilei.
Clorofila din frunzele verzi transformă lumina soarelui în energie chimică prin fotosinteză în timpul verii. Toamna, copacii recuperează substanțe nutritive importante precum azotul și mineralele din frunze. Aceasta eliberează clorofila din proteinele la care este legată în mod normal. Deoarece este toxic în această formă, plantele trebuie să continue să descompună substanța. Conform cunoștințelor actuale, produsele finale ale acestei reacții au fost așa-numiții cataboliți de clorofilă non-fluorescenți (NCC). Cu toate acestea, aceste substanțe nu se găsesc în arțarii norvegieni. Aici Bernhard Kräutler și colegii săi au dat peste un alt compus incolor numit dioxobilan. Acest lucru se întâmplă atunci când frunza verde a arțarului norvegian se descompune ("Angewandte Chemie", doi: 10.1002/anie.201103934).
Pentru analizele lor, oamenii de știință austrieci au colectat frunze galbene din arțari din Norvegia, în Hofgarten din Innsbruck, toamna. Au făcut un extract din 130 de grame de frunze, din care au obținut puțin sub 90 de miligrame dintr-o pulbere gălbuie, pe care au identificat-o drept dioxobilan. Cu spectrometria de masă și investigațiile cu rezonanță magnetică nucleară a fost în cele din urmă posibil să se elucideze structura moleculară a substanței.
Căile de reacție chimică pe care plantele verzi le folosesc pentru a scăpa de clorofilă toamna nu au fost cunoscute de atât de mult timp. Abia acum aproximativ două decenii au fost detectați primii cataboliți ai clorofilei - toți acești produși incolorați care aparțin clasei tetrapirolilor și au astfel o structură formată din patru inele cu cinci membri care conțin azot. Anterior se căutase în zadar un produs colorat de degradare a frunzei verzi, în analogie cu defalcarea hemoglobinei legate structural. Acest complex, cunoscut sub numele de colorant al celulelor roșii din sânge, formează substanțe verde-albastre și galbene în timpul biodegradării. Acestea sunt responsabile pentru decolorarea vânătăilor vindecătoare (hematoame).
În 1991, Kräutler și Philippe Matile de la Universitatea din Zurich au descoperit primii cataboliți de clorofilă non-fluorescenți din frunzele de orz și le-au clarificat structura. Apoi au fost găsite în plante la fel de diverse precum rapița, tutunul, porumbul și spanacul. Substanțele care fluoresc sub lumină ultravioletă și sunt, prin urmare, cunoscute sub numele de „cataboliți fluorescenți ai clorofilei” (FCC) ar putea fi, de asemenea, izolate ca produse intermediare în descompunerea frunzelor verzi în tetrapirolii incolori. De obicei, aceste conexiuni sunt extrem de scurte. Cu toate acestea, în cazul bananelor coapte, acestea par să existe mai mult, deoarece cojile lor strălucesc albastru sub lumină neagră.
Dacă NCC-urile erau considerate anterior a fi produsele finale ale unei căi uniforme de defalcare în frunze, această imagine trebuie acum revizuită. Nu se știe încă prin ce reacții dioxobilanul găsit în frunzele de arțar se formează din clorofilă. Oamenii de știință din jurul lui Müller propun un mecanism de degradare, ale cărui etape intermediare nu au fost încă în măsură să confirme experimental. Întrebarea despre funcția pe care o au produsele de defalcare a clorofilei este, de asemenea, încă deschisă. Până acum se credea că celulele se detoxifică, iar substanțele sunt, de exemplu, deșeuri. Totuși, ar fi de conceput și faptul că produsele de defalcare au un efect fiziologic.
Un efect fiziologic a fost deja demonstrat la fructe. În urmă cu câțiva ani, oamenii de știință austrieci au reușit să izoleze cataboliții clorofilici non-fluorescenți din coaja merelor coapte din soiul Golden Delicious și din pere Williams și și-au demonstrat efectul antioxidant. Fructele galbene și roșii au o durată de valabilitate mai mare datorită descompunerii clorofilei. Investigațiile ulterioare ar trebui să clarifice ce rol joacă produsele de degradare ale frunzelor verzi în frunzele frunzelor.