Почему растения зеленые

chlorophil«Все дело в хлорофилле!» — скажете вы и будете абсолютно правы. Но этот с виду не сложный вопрос можно рассмотреть с немного более интересного ракурса.

Для начала немного школьной биологии. Хлорофилл — это пигмент, который находится в хлоропластах  и ответственен за процесс фотосинтеза, он также придает растениям знакомую нам зеленую окраску.

Клетками с хлоропластом улавливается энергия световых квантов и используются растением для энергетических нужд и синтеза органических веществ (крахмал, глюкоза, целлюлоза…) из углекислого газа и воды.

Поглощение света происходит не всего видимого светового спектра. Преломленный свет состоит из широкого спектра цветов, от красного до фиолетового, при этом растения впитывают лишь красный, фиолетовый и частично синий спектр, зеленая же его часть отражается, благодаря чему мы и видим листья окрашенными в этот цвет. А если бы растения усваивали полную гамму света, то они, были бы черными.

Почему же тогда они зеленые? Даже человек сооружая солнечные батареи окрашивает их в черный, так как этот окрас позволяет наиболее эффективно улавливать солнечный свет. Почему же растения «не догадались» до этого в дикой природе. Логично предположить, что это открытие позволило бы им получить серьезное преимущество перед конкурентами за место под солнцем. Почему растения зеленые? Может стоит перекрасить их в черный?

С этой стороны вопрос выглядит уже не столь простым. На сегодняшний день не существует абсолютного ответа на этот вопрос, но есть некоторые соображения.

Причина несовершенства в том, что эволюция — это не процесс создания идеального механизма с чистого листа. Естественный отбор слеп и всегда «стремится» сделать вид наиболее устойчивым в текущей окружающей среде, поэтому эволюция никогда не пожертвует локальным оптимумом, чтобы достичь максимальной эффективность когда-то в необозримом будущем. Инженер может создавать проект с чистого листа, эволюция же вынуждена достраивать то, что уже есть.

А хлорофилл работает и перестроить саму основу не просто. Растения порой пользуются другими пигментами, которые компенсируют свое «несовершенство», например, каротиноидами, которые поглощают неиспользуемый зеленый спектр, а отражают красный (поэтому все красные фрукты и овощи, помидоры, морковь и т.д. таковы преимущественно благодаря каротиноидам).

Ученые-биологи считают что открыть пигмент, который бы работал эффективнее хлорофилла с помощью естественного отбора было бы не просто.

Считается, что все без исключения высшие растения произошли от далекого предка, очень похожего на  зеленые водоросли и хлорофилл был изобретен эволюционными механизмами лишь единожды. На тот момент это было революционным изобретением, — не идеальным, но даже спустя миллионы лет перестроиться растениям пока не удалось.

Может это принципиально невозможно? Вовсе нет. И ученым удалось доказать это на практике. Они вырастить первое растение с черными листьями с помощью современных методов селекции:

Интересно, правда. А как бы выглядела современная растительность, леса, поля и джунгли будучи полностью черными? Может мы еще это увидим.