Почему фрукты меняют цвет и вкус, когда они созревают

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-16 10:17

Есть два способа ответить на этот вопрос - сначала, глядя на то, что происходит внутри, пока созревает плод, и во-вторых, глядя на то, почему эти растения развились, чтобы сделать это вообще, особенно учитывая, что это по-видимому огромная трата энергии и ресурсов завода для производства фруктов любого цвета вокруг его семян.

Хотя существует много разных видов фруктов, говорящих вообще, многие фрукты начинают свой оттенок зеленого благодаря обилию хлорофилла, который с помощью солнца и питательных веществ из почвы используется для производства большей части содержимого плод, на этом этапе преимущественно крахмал. В определенный момент развития фруктов, обычно, когда семя почти полностью созревает, начинается процесс созревания, во многих фруктах, вызванных природным газом этилена.

Точно так же, как этилен способствует созреванию, по-прежнему остается актуальной областью исследований, но, в двух словах, рецепторы в растении заканчиваются связыванием с этиленом. Это заставляет определенные гены выключать и другие активировать, что приводит к созданию различных ферментов, которые облегчают процесс созревания, таких как амилазы, которые превращают крахмал в простые сахара и пектиназы, что разрушает клеточные стенки плода, смягчая его, чтобы сделать внутреннюю часть более доступной.

В то время как заманчивые внутренности подслащиваются и облегчают доступ, хлорофилл разрушается с помощью гидролитических ферментов, в конечном счете удаляя зеленый цвет. Поскольку это происходит, некоторые пигменты синтезируются, в то время как другие, которые были там все время, но маскируются хлорофиллом. Двумя основными виновниками производства цветов являются каротиноиды, которые обычно отвечают за оранжевые и желтые цвета во фруктах и антоцианы, которые обычно отвечают за пурпуры, красные и синие. (Кстати, подобный процесс к этому - то, что происходит осенью с листьями деревьев, см.: «Почему листья меняют цвет осенью»).

Теперь о том, почему некоторые растения развились, чтобы производить яркие, вкусные фрукты. За исключением научной фантастики, растения относительно неподвижны, поэтому те, кто выжил на протяжении тысячелетий, разработали несколько изобретательных методов для распространения своих семян. У некоторых есть плавучие семена, которые плывут по ветру или воде, другие переносятся и погребены трудолюбивыми грызунами и млекопитающими, в то время как другие придерживаются мехов и перьев проходящей фауны и прицепляют. Но, пожалуй, самые распространенные и, конечно же, самые страшные, пути распространения семян - это когда их едят, а потом вырывают животные. Помимо потенциального распространения семян во всем мире, это также имеет побочное преимущество, обеспечивающее семенам хорошее начало питания.

Чтобы облегчить этот тип рассеивания, фрукты развились, чтобы стать более вкусными, когда их семена готовы и перейти на более заметный цвет как потенциально привлекательный сигнал к животным, что настало время поесть.

Животные, которые едят фрукты, являются плотоядными животными, включая млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб. Среди них, по-видимому, наибольшую роль в расселении семян играют птицы и млекопитающие, и, по сути, более 35% всех наземных птиц и 20% неморских млекопитающих являются, по крайней мере, до некоторой степени. Тем не менее, другие играют определенную роль, а рыбы особенно важны для рассеивания тропических семян, в то время как черепахи и ящерицы являются неотъемлемой частью рассеивания семян в островных и засушливых экосистемах [1].

Еще в 19 веке Чарльз Дарвин в О происхождении видов (1859) заметил, что frugivores (или, более конкретно, птицы) чаще питаются ярко окрашенными, а не тусклыми цветами. В последующих исследованиях выяснилось, что для европейских птиц плод, который они съедали, чаще всего краснеет, а для тех, кто в Новом Свете, и нео- и субтропиках, черные плоды являются самыми популярными.

Интересно отметить, что в тех регионах, где птицы, употребляющие фрукты, были менее распространены, размножались разноцветные плоды, а последующие исследования показали, что птицы с большей вероятностью удаляют фрукты с более чем одним цветом, чем моноцветные фрукты. Аналогичным образом, по крайней мере в одном исследовании, ученые обнаружили, что многоцветные спелые плоды более яркого цвета были более распространены в подлеске (чтобы быть видимыми при слабом освещении), в то время как более тусклые цвета были обнаружены выше (где легче для фруктов чтобы быть замеченным). [2]

Оттенок, яркость и расположение разнообразных зрелых цветов фруктов привели многих к заключению, что цвет выполняет три цели: (1) он обращает внимание на фрукты; (2) он показывает (или камуфлирует) расположение плода в зависимости от стадии созревания (часто скрывается, когда не созревает и не открывается, когда семена внутри готовы к разгону); и (3) он сигнализирует, когда созревают плоды и, таким образом, оптимально вкусны для его целевого потребителя.

Конечно, могут быть и другие причины, по которым фрукты имеют разные цвета, и одна теория утверждает, что синие, коричневые и черные плоды, возможно, развили свои темные цвета, поскольку это «поглощает больше радиации».,, тем самым повышая температуру фруктов [и] увеличивая скорость метаболизма и развития ». [3]

Тем не менее, рассеивание семян, по-видимому, является основной целью расцвета фруктов, равно как и производство вкусной, сочной целлюлозы, столь востребованной диспергаторами. Фактически, было отмечено, что «энергия, выделяемая для производства целлюлозы., представляет собой стоимость установки, которая, вероятно, не имеет никакой цели, кроме привлечения диспергаторов семян и защиты семян ». [4]

В дополнение к транспортировке съеденных семян считается, что поглощение диспергатором также способствует прорастанию семян. В кишечнике диспергатора целлюлоза, которая, если ее не удалить, может исключить прорастание, удаляется, так как часто это все или часть жесткого внешнего покрытия для семян, удаление которого часто ускоряет прорастание. Другим преимуществом приема пищи является то, что, как уже упоминалось ранее, когда семена окончательно покидают диспергатор в отдаленном месте, они окружены богатым источником потенциального удобрения (известный вам и мне как фекальное вещество). [5]

Бонусный факт:

Несмотря на то, что механизмы, связанные созреванием, были относительно недавним открытием, люди фактически использовали этилен для контроля процессов созревания, поскольку до этого мы знали о гормоне. Первый известный пример этого был в Древнем Египте, где они могли бы порезать инжир и поместить их с другими фруктами и овощами, чтобы ускорить процесс созревания, с раной, стимулирующей производство относительно больших количеств этилена. Сегодня этилен широко используется дистрибьюторами бананов для частичного созревания фруктов до окончательного распространения в магазинах. Бананы собираются, когда они довольно зеленые и твердые. Они отправляются таким образом, чтобы они могли проходить транзитом на более длительные периоды времени, а также уменьшали шансы на синяки во время транспортировки. Как только они находятся на локальных распределительных складах, они часто подвергаются воздействию этиленового газа в закрытой камере в течение 24-48 часов, чтобы резко ускорить процесс созревания, сделав их готовыми к хранению полками.