17.08.2005

Wie aus dem Rot einer Rose das Blau einer Kornblume wird

Wissenschaftler haben das Rätsel gelöst, warum beide Blumen die gleichen Farbpigmente haben und dennoch unterschiedlich aussehen

Obwohl sie kaum unterschiedlicher sein könnten, verbindet die stolze Rose und die bescheidene Kornblume ein Geheimnis: Sie tragen beide die gleichen Farbstoffe in sich. Warum die Pigmente die Rose jedoch in königliches Rot und die Kornblume in leuchtendes Blau-Violett kleiden, ist ein Geheimnis, an dem sich Wissenschaftler sich mehr als 90 Jahren lang die Zähne ausgebissen haben – bis heute: Nun haben japanische Forscher der Kornblume ihr blaues Geheimnis entlockt.

Geladene Metallteilchen und zusätzliche Farbstoffmoleküle machen aus dem Pigment der Rosen das Blau der Kornblume (Bild: wikipedia)
Geladene Metallteilchen und zusätzliche Farbstoffmoleküle machen aus dem Pigment der Rosen das Blau der Kornblume (Bild: wikipedia)

Schon 1913 gelang es dem deutschen Chemiker und späteren Nobelpreisträger Richard Willstätter, ein so genanntes Anthocyan-Pigment aus der Kornblume zu isolieren. Nur zwei Jahre später entdeckte er das gleiche Pigment auch in roten Rosen – obwohl diese in einer völlig anderen Farbe erscheinen als die Kornblumen. So überraschend diese Übereinstimmung auf den ersten Blick erscheinen mag, besonders verblüffend ist sie eigentlich nicht. Denn die Evolution hat bei den Blütenfarbstoffen keine besonders große Vielfalt hervorgebracht: Trotz der Fülle unterschiedlicher Blumen gibt es lediglich nur vier grundlegend verschiedene Arten von Pigmenten.

Erst ein paar Variationen sorgen dafür, dass das Farbspektrum bei den Blüten nicht eintönig wird. So werden einige Farbstoffe beispielsweise durch den Einbau geladener Metallteilchen veredelt und erstrahlen in Farbtönen, die zum Teil stark von den ursprünglichen abweichen. An andere Pigmente sind chemische Gruppen angehängt, welche die Lichtabsorption des Farbstoffes verändern. Auch die Variation des pH-Wertes innerhalb der Blütenblätter kann Farbstoffen zu einem neuen Gesicht verhelfen. Und manche Blüten sind einfach mit mehreren Pigmenten gleichzeitig ausgestattet, durch deren Überlagerung sich ebenfalls neue Farbnuancen bilden.

Für den Farbunterschied zwischen Rosen und Kornblumen machten Wissenschaftler im Lauf der Zeit mal diesen, mal jenen Effekt verantwortlich – zufriedenstellend erklären konnten sie den Rot-Blau-Umschlag allerdings alle nicht. Die wahren Hintergründe haben nun Masaaki Shiono und seine Kollegen aus Fukuoka entdeckt: Nicht eine, sondern mehrere dieser Strategien machen aus dem Rosenrot das Kornblumenblau.

Bei dem Protocyanin getauften blauen Farbstoff der Kornblume handelt es sich demnach um ein wahres Superpigment: Immer sechs Moleküle des bereits von Willstätter identifizierten Anthocyans bilden zusammen mit sechs gelben Pigmentteilchen das eigentliche Farbstoffmolekül. Drei der Anthocyane halten zusätzlich ein geladenes Eisenteilchen locker umschlungen, während die anderen drei ein Magnesiumion umschließen. Stabilisiert wird diese Konstruktion schließlich durch zwei außen liegende, ebenfalls geladene Kalziumteilchen, die jeweils drei der gelben Pigmente zusammenhalten.

Doch mit dieser Entdeckung wissen die Forscher noch lange nicht alles über das gemeinsame Pigment von Rosen- und Kornblumen. Nahe Verwandte dieses Anthocyans kommen nämlich noch in einer ganzen Reihe anderer Pflanzen und Früchte vor, darunter Kirschen, Mohn, Pflaumen, Preiselbeeren, Holunderbeeren, Begonien, Geranien und Eiben. Die Frage, wie diese Farbnuancen entstehen, wird die Wissenschaft daher wohl noch länger beschäftigen.


Weitere Informationen:
Kurzfassung der Studie des japanischen Forscherteams