Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Casper van der Kooi, universitair docent aan de Rijksuniversiteit Groningen, ontving op 27 september de Heineken Young Scientists Award in het domein Natural Sciences. In een interview vertelt hij over zijn onderzoek naar onder andere bloemkleuren dat ligt op het snijvlak van biologie en natuurkunde.

Auteur: Marieke de Boer

Casper van der Kooi (1990) was altijd erg geïnteresseerd in dieren en ging daarom biologie studeren in Groningen. Tijdens zijn master kwam hij in aanraking met het onderzoek van hoogleraar natuurkunde Doekele Stavenga en hoogleraar ecofysiologie van planten Theo Elzenga. Stavenga keek met optische technieken (spectroscopie, microscopie, fotografie en optische modellen) naar de kleuren van insecten (zoals vlindervleugels) en samen met Elzenga kwam hij op het idee om met die technieken ook naar de kleuren van bloemen te kijken. Van der Kooi: “Biologen kijken meer naar de pigmenten van bloemen en hoe die gemaakt worden. Er zijn weinig mensen die op een natuurkundige manier naar bloemkleur kijken.” Zo ging Van der Kooi onderzoek doen naar bloemen, iets wat uiteindelijk ook resulteerde in een promotie. Met behulp van de apparatuur van Stavenga bestudeerde hij de structuur van bloemen die naast de pigmenten voor een groot deel verantwoordelijk is voor hoe insecten een bloem zien. De interne structuur van de plant bepaalt namelijk hoe het licht dat op de bloem valt weerkaatst wordt. “Tot dan toe keek men vooral naar de filtering van pigmenten. Ook heel belangrijk, maar we wilden ook weten hoeveel licht een bloem weerkaatst. En welk onderdeel van de bloem is daarvoor verantwoordelijk? In een figuur uit een artikel uit 2016 [1] zijn drie doorsnedes van bloemblaadjes te zien (zie figuur 1). Die laten mooi zien hoe wij in ons onderzoek naar bloemen kijken. Hoe dik is de bloem? Wat voor cellen zitten erin? Waar zit het pigment? Wat zijn de oppervlaktestructuren? Zit er zetmeel in en zo ja, waar zit het? We kijken naar bloemen als een stapeling van lagen met elk hun optische eigenschappen. Dat tezamen maakt het visuele signaal.” Van der Kooi bekijkt dat vanuit de bloembestuivers: hoe zien zij de kleuren? De uiteindelijke vraag is hoe de bloemkleuren geëvolueerd zijn zodat de bestuivers ze goed kunnen zien.

Zo zie je bijvoorbeeld bij de pronkboon (figuur 1b) dat het rode pigment in de buitenste cellen zit. Het licht gaat daar doorheen en wordt bij iedere overgang van celstructuur voor een deel weerkaatst. “Daardoor krijg je een sterkere kleur. Dat weten schilders ook. Zij gebruiken een grondlaag die goed reflecteert en daar bovenop een kleur.” Bij de teunisbloem in figuur 1a zie je dat het pigment juist weer door de hele bloem zit. Verder variëren ook de dikte van de bloemblaadjes en de vorm van de cellen. Veel bloemen hebben kegelvormige pigmentcellen zoals het blauwklokje in figuur 1c. Die werken als een soort Lambertiaanse reflector en verstrooien het door de cellen eronder weerkaatste licht perfect alle kanten op.

Lees het volledige artikel in het decembernummer of klik hier.