Göz alıcı renklere sahip çiçekler doğada yaygın olarak bulunuyor. Renkli taç yaprakları (petal) sayesinde arıları cezbederek tozlaşmayı sağlıyorlar. Ama neden yaprakları renkli olsun ki?
Bu soruyu parıltılı yapraklara sahip çiçekler (iridescent flowers) üzerinde çalışan Bristol Üniversitesinden Bitki Bilimci Heather Whitney sordu. Whitney, Popular Science’a “bu bana çok garip gelmişti” diyor.
“Bitki olarak otobur böcekleri yapraklara çekmez istemezsiniz” diyor Whitney ve bu bitkilerin genellikle gölgelik alanlarda bulunduğunu gözlemliyor. Bu durum Whitney’e mantık dışı gibi gözükse de sonrasında yaprakların bu rengi almasının sebebinin en az bir miktarda ışıtan bile yararlanabilmeleri için olduğunu anladı.
Begonya familyasındaki bu bitkiler, renkli yaprakları sebebiyle saksıda çiçek yetiştirenlerin favorisi. Nature Plants’e yayımlanan yeni bir çalışma ise bu bitkilerin yapraklarını farklı renklere döndürerek gölgelik alanlarda daha iyi fotosentez yapmalarına olanak sağlıyor.
Yavaş ışık etkisi
Whitney ve fizikçi ve mühendislerden oluşan arkadaşları bu sorunun keşfi için toplantılar. Buldukları şey ise bizim fotosentez yeri olan “kloroplastlar” hakkındaki düşüncelerimizi değiştirebilir. Kloroplastlar bitkilere yeşil rengini veren, suyu ve güneş enerjisini alarak besin maddesi üreten organeller olarak biliniyor.
Ancak gölgede yetişen bu renkli begonya bitkilerinde bulunan kloroplastlar normalden daha farklı. Bu bitkilerde bulunan kloroplastlar (Whitney ve ark. Bu yeni kloroplast yapısına “iridoplast” adını vermiş) sadece fotosentez yapmıyor ayrıca fotonik kristal hücreleri olarak hareket edip bitkinin bazı ışık dalga boylarından da yararlanmasını sağlıyorlar.
Bitki taçlarında olan yapraklar güneş ışınlarının uygun dalga boylarının çoğunu absorbe ederken, renkli çiçekler ise yere inene kadar azalmış olan ışın demetlerini bu geliştirdikleri sistem sayesinde absorbe ediyor ve yaşamlarını devam ettiriyorlar.
Işık uzay boşluğunda hep aynı hızda ilerlese de, farklı maddelerin içinden geçerken yavaşlıyor. Bu etki, kuantum fiziğinde yavaş ışık olarak tanımlanıyor. Kırmızı-yeşil ışığın emilme miktarının artması ile yavaş ışık etkisi Begonya bitkisinin fotosentez hızını yüzde 10 artırıyor. Kuantum mekaniği, bitkinin daha yoğun mavi renge sahip olması gibi renk kazanmalarını da etkiliyor.
Whitney “İridoplastlar artakalan güneş ışınlarını süpürerek düşük ışık koşullarında ışığın daha efektif kullanılmasını sağlıyorlar” diyor.
Farklı bitkiler üzerinde deneyler yapılacak
İridoplastların bu düşük ışık miktarını süpürebilmesinin sebebinin altında çok düzenli tikakoid dokusu yer alıyor. Normalde kloroplastta yer alan ‘grana’ adı verilen bu zar (membran) yığınları fotosentezi ışığı absorbe ediyor ancak iridoplastlarda granalar az miktarda gelen ışığı emebilmek açısından daha düzenli bir halde bulunuyor.
Araştırmacılar bu düzgün sıralanmış tilakoid zarlarının normal ışık koşullarında elektron transferini yavaşlatabileceğinden şüpheleniyor ki bu da normal koşullarda verimsiz bir fotosenteze sebep olabilir. Bununla beraber, bu begonyalar normal kloroplastta içeriyor, yani her ortam koşuluna adapte olmuş durumdalar.
Yukarıdaki fotoğrafta tilakoid yapılarının sıkıca birbirine bağlandığını görebiliyoruz. Alttaki resim ise tipik ve daha dağınık olan kloroplasttaki tilakoid yapılarının görünüşü. Sıkı düzene sahip iridoplastın ışık toplama yetisini arttıran en büyük faktör.
Whitney bu çalışmanın ışığın soğurulma sürecinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunacağından umutlu. Kloroplastların değişik ışık koşullarına adaptasyonlarının saptanmasın ardından, Whitney bu durumun başka bitkiler için de mümkün olup olmadığını merak ediyor.
