在五彩斑斓的水果世界中,蓝莓以其独特的蓝色格外引人注目。每当我们品尝着这小巧而美味的蓝莓时,或许很少有人会深入思考它那神秘的蓝色究竟从何而来。
当我们仔细探究,便会发现蓝莓之蓝背后蕴含着大自然的无尽奥秘和生命的生存智慧。
蓝莓之蓝的疑问
当我们被要求说出各种颜色的水果时,红色、橙色、黄色、绿色、紫色的水果都能轻松列举出很多,可一提到蓝色的水果,脑海中几乎只能浮现出蓝莓。这不禁让人好奇,蓝莓真的是蓝色的吗?
当我们切开蓝莓,会发现其果肉白里透黄,毫无蓝色的迹象;将其榨成汁,呈现的是紫红色。科学家的研究也证实,蓝莓中只含有红紫色调的花青素,根本提取不出任何蓝色物质。
那么,蓝莓那醒目的蓝色究竟是怎么来的呢?
果蜡的探索
在日常生活中,我们都能体会到蓝莓特别难洗干净,其表面总有一层洗不掉的白霜,就像荷叶一般。这层白霜其实是蓝莓皮上的果蜡。
据目测,其成分主要是3萜和β-二酮。
凡是有果蜡的地方,蓝莓就呈现出一种独特的哑光蓝。
用砂纸磨掉蓝莓表层的果蜡,结果蓝莓瞬间变成了黑莓,对比相当明显。由此可见,蓝莓的皮实际上是黑色的,是这层果蜡让它看起来是蓝色。
那这层果蜡本身又是什么颜色呢?
我们发现果蜡不溶于水,但溶于油。于是,用油融掉果蜡,蓝莓的表皮变成了深黑色,但我们的脸上并没有留下任何蓝色的印记,这说明果蜡貌似没有颜色。
接着,用氯仿浸泡蓝莓,果蜡几乎一瞬间就溶解了,然而泡了一堆蓝莓后,氯仿一点颜色都没有,这充分证明了果蜡就是无色的。
这就奇怪了,黑色的果皮加上一层无色的果蜡,怎么就变成了蓝色呢?能量在黑白之间是如何诞生自然界最稀缺的蓝色调的呢?
结构色的奥秘
自然界的大部分颜色来源于物质分子对光的吸收和反射。
比如蓝色的书,是因为其染料分子吸收红绿光反射蓝光。但肥皂泡泡的颜色却不一样,泡泡本来是无色的,然而当它的厚度在百纳米级时,会发生薄膜干涉,从而变成了彩色。这就是结构色,是物质在微观下的精细结构对光的干涉、衍射、散射而产生的颜色。
世界上很多生物体内并没有蓝色的色素,但它们却通过结构色为自身装点出了蓝色的外观。
大蓝闪蝶的翅膀本身是棕色的,但由于翅膀正面长出了类似于光栅的结构,获得了闪耀的蓝色,颜值大大提升。
青线笠螺原本不起眼,但其外壳上的周期性锯齿结构让它长出了蓝色的虚线,令人食欲大增。
蓝知更鸟羽毛中杂乱的气血会更多散射蓝光,使其变成了一只小蓝鸟。抬头看天空,虽然天上没有任何蓝色的东西,但无色的空气分子对蓝光有更强的瑞利散射,导致天空呈现蓝色。
在这些案例中,颜色都不来自于物质的化学成分,而是源于微观的物理结构对光的巧妙操作。
于是,我们大胆猜想,如果蓝莓的果蜡也具有微观结构,那蓝莓的蓝色岂不就是一种全新的奇妙结构色?
蓝莓变蓝的缘由
为了看到蓝莓表面的微观结构,我们将蓝莓表面果蜡丰富的地方切下一小块果皮制成样品。通过电子显微镜观察,放大27倍时,蓝莓皮仿佛一块平平无奇的狗皮膏药;放大到1000倍,表面是荒草丛生的独特细胞;放大到2万倍,果蜡是相互对接的纳米级中空管道。
2024年2月,英国的Middleton等人证实了蓝莓的蓝确实不来自于任何色素,而是果蜡带来的神奇结构色。蓝莓果蜡自组装成了纳米级的小管结构,强烈地散射蓝光、紫光,从而在黑色的果皮上创造出了稀缺的蓝色调。
为什么蓝莓不直接长出蓝色的色素,而是要费尽心思弄出一套结构色呢?
从化学角度讲,蓝色物质通常有很大的共轭结构、杂原子和金属原子,它们需要吸收能量极低的光就能达到激发态。合成蓝色素对生命来说是非常困难的。
世界上只有不到十分之一的花朵是蓝色的,只有几种动物体内有蓝色素,而且动物的蓝色几乎全是结构色。
色彩的奥妙
蓝莓为什么要执着地变蓝呢?
在人类眼中,有感受红绿蓝的三种视锥细胞,但鸟拥有红绿蓝紫四色视觉,还能看见紫外线。
鸟对蓝紫色物体的感知非常强烈。而蓝莓果蜡的纳米结构不仅散射蓝光,还散射紫光和紫外线,所以蓝莓在人眼中是个哑光小蓝球,但在鸟的眼中,却是一颗闪烁着耀眼光芒的美味果实。
蓝色难以获取,别的生物选择躺平放弃,只有蓝莓在暗中努力,用一种非常有想象力的方式获得了蓝色,指引着鸟儿,完成了繁衍后代的使命。
在各种色彩缤纷的水果中,蓝莓的结构色不仅是颜值的优势,更是物竞天择、适者生存的大智慧体现。
蓝莓之蓝让我们看到了大自然的奇妙创造和生命的顽强与智慧。
它提醒我们,在面对困难和挑战时,不要轻易放弃,要像蓝莓一样,勇于探索创新,找到适合自己的生存方式。
同时,我们也应该对大自然充满敬畏之心,珍惜大自然赋予我们的一切。大自然用它的智慧创造了无数的奇迹,蓝莓之蓝只是其中之一。
让我们用心去感受大自然的美丽与神奇,与大自然和谐相处,共同创造一个更加美好的世界。