Le ultime ricerche hanno scoperto che diverse specie di fiori comuni hanno creste su nanoscala sulla superficie dei loro petali che si intromettono con la luce se osservate da determinate angolazioni.

Queste nanostrutture diffondono particelle di luce nello spettro dei colori dal blu all'ultravioletto, generando un effetto sottile che gli scienziati hanno battezzato "alone blu".

Producendo superfici artificiali che replicavano "aloni blu", gli scienziati sono stati in grado di testare l'effetto sugli impollinatori, in questo caso foraggiamento bombi. Hanno scoperto che le api possono vedere l'alone blu, e usalo come segnale per localizzare i fiori in modo più efficiente.

Mentre le creste e le scanalature su una superficie di petali si allineano l'una accanto all'altra "come un pacchetto di spaghetti secchi", analizzando diverse specie di fiori i ricercatori hanno scoperto che queste striature variano notevolmente in altezza, larghezza e spaziatura, ma tutti producono un simile effetto "alone blu".

Infatti, anche su un singolo petalo queste strutture che manipolano la luce sono risultate sorprendentemente irregolari. Questo è un fenomeno che i fisici descrivono come "disordine".

I ricercatori concludono che queste nanostrutture di petali "disordinate" probabilmente si sono evolute indipendentemente molte volte tra le specie di piante da fiore, ma ha raggiunto lo stesso risultato luminoso che aumenta la visibilità agli impollinatori - un esempio di quella che è nota come "evoluzione convergente".

Lo studio è stato condotto da un team multidisciplinare di scienziati dei dipartimenti di scienze vegetali dell'Università di Cambridge, chimica e fisica insieme ai colleghi del Royal Botanic Gardens Kew e dell'Istituto Adolphe Merkele in Svizzera.

I risultati sono pubblicati oggi sulla rivista Natura .

"Avevamo sempre pensato che il disordine che vedevamo sulla superficie dei nostri petali fosse solo un sottoprodotto accidentale della vita - che i fiori non potevano fare di meglio, " ha detto l'autore senior Prof Beverley Glover, scienziato delle piante e direttore del giardino botanico di Cambridge.

"È stata una vera sorpresa scoprire che il disturbo stesso è ciò che genera l'importante segnale ottico che consente alle api di trovare i fiori in modo più efficace".

"Come biologo, A volte mi ritrovo a chiedere scusa ai colleghi fisici per il disturbo negli organismi viventi - quanto generalmente disordinato possa sembrare il loro sviluppo e le strutture corporee".

"Però, il disordine che vediamo nelle nanostrutture dei petali sembra essere stato imbrigliato dall'evoluzione e finisce per favorire la comunicazione floreale con le api, " ha detto Glover.

Tutte le piante da fiore appartengono al lignaggio delle "angiosperme". I ricercatori hanno analizzato alcune delle prime piante divergenti di questo gruppo, e non ha trovato creste di petali che producono alone.

Però, hanno trovato diversi esempi di petali che producono aureola tra i due principali gruppi di fiori (monocotiledoni ed eudicotiledoni) emersi durante il periodo Cretaceo oltre 100 milioni di anni fa - in coincidenza con la prima evoluzione degli insetti che visitano i fiori, in particolare le api che succhiano il nettare.

"I nostri risultati suggeriscono che le creste dei petali che producono "aloni blu" si sono evolute molte volte attraverso diverse linee di fiori, tutto convergendo su questo segnale ottico per gli impollinatori, " disse Glover.

Le specie che il team ha scoperto avere petali che producono aloni includevano Oenothera stricta (un tipo di enotera), Ursinia speciosa (un membro della famiglia delle margherite) e Hibiscus trionum (noto come "Fiore dell'ora").

Tutti i fiori analizzati hanno rivelato livelli significativi di apparente "disordine" nelle dimensioni e nella spaziatura delle loro nanostrutture dei petali.

"L'enorme varietà di anatomie dei petali, combinato con le nanostrutture disordinate, suggerirebbe che fiori diversi dovrebbero avere proprietà ottiche diverse, " ha affermato la dott.ssa Silvia Vignolini, del Dipartimento di Chimica di Cambridge, che ha guidato il team di fisica dello studio.

"Però, abbiamo osservato che tutte queste strutture di petali producono un effetto visivo simile nella regione della lunghezza d'onda dello spettro dal blu all'ultravioletto:l'alone blu".

Precedenti studi hanno dimostrato che molte specie di api hanno una preferenza innata per i colori nella gamma viola-blu. Però, le piante non sempre hanno i mezzi per produrre pigmenti blu.

"Molti fiori non hanno la capacità genetica e biochimica di manipolare la chimica dei pigmenti nello spettro dal blu all'ultravioletto, " ha detto Vignolini. "La presenza di queste strutture fotoniche disordinate sui loro petali fornisce un modo alternativo per produrre segnali che attirano gli insetti".

I ricercatori hanno ricreato artificialmente nanostrutture con "alone blu" e le hanno utilizzate come superfici per fiori artificiali. In una "arena di volo" in un laboratorio di Cambridge, hanno testato la risposta dei bombi alle superfici con e senza aloni.

I loro esperimenti hanno dimostrato che le api possono percepire la differenza, trovare più rapidamente le superfici con aloni, anche quando entrambi i tipi di superfici sono stati colorati con lo stesso pigmento nero o giallo.

Usando una soluzione zuccherina gratificante in un tipo di fiore artificiale, e soluzione di chinino amaro nell'altro, gli scienziati hanno scoperto che le api potevano usare l'alone blu per scoprire quale tipo di superficie aveva la ricompensa.

"I sistemi visivi degli insetti sono diversi da quelli umani, " spiega Edwige Moyroud, del Dipartimento di Scienze delle piante di Cambridge e autore principale dello studio. "A differenza di noi, le api hanno una maggiore attività dei fotorecettori nelle parti blu-UV dello spettro".

"Gli esseri umani possono identificare alcuni aloni blu, quelli che emanano da fiori pigmentati di scuro. Ad esempio la cultivar di tulipano 'nero', conosciuta come 'Regina della notte'."

"Però, non possiamo distinguere tra un fiore giallo con un alone blu e uno senza - ma il nostro studio ha scoperto che i bombi possono, " lei disse.

Il team afferma che i risultati aprono nuove opportunità per lo sviluppo di superfici altamente visibili agli impollinatori, oltre a esplorare il modo in cui le piante viventi controllano i livelli di disordine sulle loro superfici dei petali. "La biologia dello sviluppo di queste strutture è un vero mistero, " ha aggiunto Glover.