Todas las hojas son verdes. ¿O son? Lundquist et al estudiaron recientemente una diversidad de especies de plantas y encontraron al menos 130 tienen hojas azules iridiscentes, haciéndolos más comunes de lo que piensas. Estas "joyas vivientes", ampliamente distribuidas en los sotobosques oscuros de las selvas tropicales, tienen cristales fotónicos en sus hojas que producen tonos azules metálicos intensos y vívidos.

La mayor parte del mundo visual está coloreado por pigmentos (rojos, amarillos, azules y verdes) que son producidos por moléculas que reflejan el color. Por ejemplo, la clorofila es el pigmento que hace que las hojas parezcan verdes. Pero no todos los colores biológicos se basan en pigmentos.

Algunos colores, llamados colores estructurales, surgen cuando la forma de una célula animal o vegetal puede desviar la luz incidente para crear iridiscencia. Los colores deslumbrantes que vemos en las plumas de las aves y en el lomo de los escarabajos y las mariposas son ejemplos de colores estructurales en los animales. En las plantas, los colores estructurales se encuentran en las flores, los frutos e incluso las hojas, pero hasta ahora ha sido difícil estudiar su prevalencia en todos los géneros de plantas. Como informan Lundquist et al:

"La mayoría de las especies no se cultivan y están ampliamente distribuidas en los trópicos, a menudo como endémicas restringidas a lugares inaccesibles, como los más remotos tepuyes venezolanos".

Para superar este obstáculo y realizar la primera investigación amplia de la estructura fotónica de las hojas, Lundquist et al reunieron especímenes vivos de Brunei, así como material seco del herbario del Real Jardín Botánico de Kew, en el Reino Unido. Específicamente buscaron nanoestructuras llamadas capas de pared celular helicoidales que están formadas por moléculas de celulosa dispuestas en forma de tornillo helicoidal. Estas estructuras helicoidales son comunes en la epidermis de las hojas y pueden actuar como cristales fotónicos para producir color estructural.

Herbarios, con sus muestras de hojas secas y marrones, puede no parecer el lugar más lógico para estudiar el color de las plantas, pero las capas helicoidales, si están presentes, permanecen intactas durante el proceso de secado y su reflectancia se puede estudiar después de la rehidratación con agua durante la noche. Lundquist y cols. midieron si las muestras transmiten luz polarizada circularmente hacia la izquierda o hacia la derecha y observaron estructuras helicoidales mediante microscopía electrónica.

Para su sorpresa, pudieron detectar las estructuras helicoidales en 20 géneros y pudieron recuperar el color registrado cuando se recogió por primera vez la muestra del herbario:

"La capacidad de los especímenes de herbario para recuperar el color estructural tras la hidratación no se anticipó antes de este estudio... sin embargo, la mayoría de las muestras de hojas investigadas aquí recuperaron los colores aproximados de las hojas indicados en las etiquetas del herbario".

La mayoría de las especies reflejaban luz azul, pero también era común la luz verde y/o violeta.

Lundquist y cols. Las estructuras helicoidales se encuentran predominantemente en helechos y monocotiledóneas (familia Orchidaceae y tres familias Poales, Cyperaceae, Eriocaulaceae y Rapateaceae).

Además, basándose en la filogenia de estas especies, Lundquist et al. determinó que las estructuras helicoidales han evolucionado al menos 38 veces, en un ejemplo notable de evolución convergente. Lundquist y cols. especulan que estas estructuras pueden tener un beneficio adaptativo para la fotoprotección y/o minimizar la herbivoría al confundir a los insectos depredadores.

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Lundquist, CR, Rudall, PJ, Sukri, RS, Conejero, M., Smith, A., López-García, M., Vignolini, S., Metali, F. y Whitney, HM (2024) “Joyas vivientes: evolución iterativa de hojas azules iridiscentes a partir de una pared celular helicoidals " Annals of Botany, pág. mcae045. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aob/mcae045.