Hoe klaprozen de kleuren vormen die insecten en mensen verleiden

Of ze nu rood zijn of geel, soms zelfs wit, klaprozen hebben een heldere, intense kleur. Maar hun bloemblaadjes zijn zeer dun, ze bestaan uit maar drie lagen cellen. RUG wetenschappers Casper van der Kooi en Doekele Stavenga gebruikten microscooponderzoek en een wiskundig model dat de beschrijft hoe licht zich gedraagt in de bloemblaadjes om uit te zoeken hoe de levendige kleuren tot stand komen. De resultaten verschijnen in een speciale editie van het Journal of Comparative Physiology A, die helemaal gaat over de relatie tussen insecten en bloemen.

Het onderzoek van Van der Kooi richt zich op de evolutie van bloemkleur, in wisselwerking met bestuivende insecten. Dit leidde tot studies naar hoe bloembladeren hun visuele signalen produceren. De bloemen van de klaproos (Papaver, Meconopsis en verwante groepen) zijn in dat opzicht interessant, legt hij uit: ‘De gewone klaproos is een extreem geval, met heel dunne bloembladeren die desondanks een sterke verstrooiing van het licht veroorzaken. En klaprozen bevatten ook hoge concentraties pigmenten.’

Puzzelstukjes

De onderzoekers verzamelden bloembladeren van verschillende soorten klaprozen en bestudeerden hun structuur met diverse technieken. Ze ontdekten dat het pigment alleen in de twee buitenste lagen cellen zit, en helemaal niet in de middelste laag. De gepigmenteerde cellen hebben bovendien een aparte vorm, met heel veel instulpingen waardoor ze er als een soort puzzelstukjes uitzien. ‘Ze vormen zo een groot aantal met lucht gevulde holtes tussen de cellen, die zorgen voor reflectie van licht op de grens tussen cel en lucht’, zegt Van der Kooi.

Daarnaast bevatten de bloembladeren heel veel pigment. ‘Ik heb zelden zulke hoge concentraties gemeten in bloembladeren.’ De karakteristieke zwarte vlekken in het hart van sommige klaproosbloemen ontstaan dan ook door een extreme concentratie van rood pigment. En, concludeert Van der Kooi, in de rode delen zorgt de hoge concentratie pigment, samen met de sterke verstrooiing van het licht, voor de opvallend heldere kleur van klaprozen.

Deze nieuwe observaties passen bij eerder werk aan de evolutie van de kleur van klaprozen. Interessant is dat klaprozen in het Midden Oosten geen ultraviolet licht reflecteren, terwijl Europese soorten dat wel doen. Dit is te verklaren uit de insecten die de bloemen doorgaans bestuiven. ‘In Europa zijn dat vooral bijen, die geen rood kunnen zien maar wel ultraviolet licht.’ Maar in het Midden Oosten bestuiven kevers, die wel rood kunnen zien, de klaprozen. ‘Het is zelfs zo dat uit eerder onderzoek blijkt dat de zwarte vlekken in sommige soorten de aanwezigheid van een vrouwelijke kever suggereren. Een geval van seksuele mimicry die mannetjes aantrekt, net zoals je dat bij sommige orchideeën ziet’, legt Van der Kooi uit.

Signalen

De volgende vraag die hij wil beantwoorden is hoe de bijzonder gevormde cellen met hun luchtholtes die zorgen voor een efficiënte verstrooiing van licht zijn geëvolueerd. ‘Dit soort celvormen vind je ook in bladeren, dat lijkt al een belangrijke aanwijzing.’ Daarnaast suggereren eerdere bevindingen dat klaprozen ultraviolette signalen gingen afgeven toen ze vanuit het Midden Oosten de meer noordelijke streken veroverden. Dat maakt de evolutionaire geschiedenis van de heldere bloemkleur interessant.

Het artikel van Van der Kooi en Stavenga is onderdeel van een speciale editie van het Journal of Comparative Physiology A, die onder redactie staat van Friedrich Barth (universiteit van Wenen). Deze editie heeft als titel ‘Insects and Flowers. New insights into an old partnership’, en moet later dit voorjaar verschijnen. Maar het artikel is nu al online te lezen.

Reference: CJ van der Kooi & DG Stavenga (2019) Vividly coloured poppy flowers due to dense pigmentation and strong scattering in thin petals. Journal of Comparative Physiology A, 2019. DOI: 10.1007/s00359-018-01313-1