Срез эвкалипта толщиной в десятую долю миллиметра кладут под поляризационный микроскоп, и древесина вдруг расцветает: синие, жёлтые, розовые полосы закручиваются спиралями, образуют кольца и вихри. Это не краска, а игра света: целлюлозные нити, из которых состоят клеточные стенки, по-разному пропускают свет в зависимости от своей ориентации. Так, глядя на цветную картинку, можно понять, под каким углом лежит каждая нить.
Оказалось, что в разных клетках древесины нити уложены по-разному. В длинных волокнах, которые придают стволу прочность, нити закручиваются как винтовая лестница: у внутренней поверхности стенки они лежат почти вдоль клетки, а к внешней постепенно наклоняются всё сильнее, до сорока пяти градусов. В сосудах, по которым течёт вода, нити образуют спираль, но вокруг пор, соединяющих сосуды, эта спираль ломается и закручивается в вихри. В клетках лучей, которые переносят питание поперёк ствола, нити перекрещиваются, как плетёная корзина.
Эти узоры знакомы физикам: точно так же ведут себя молекулы в жидких кристаллах — веществах, которые текут, как жидкость, но сохраняют порядок, как твёрдое тело. Если жидкий кристалл охладить, он затвердевает, и узор сохраняется. Похоже, клеточная стенка тоже когда-то была жидкой: целлюлозные нити плавали в ней, выстраивались в спирали и вихри, а потом застыли, оставив нам свой рисунок.
Чтобы проверить догадку, учёные построили компьютерные модели: виртуальные клетки с разными вариантами укладки нитей, от простой спирали до сложных вихрей. Потом сравнили цветные картины от моделей с теми, что дал микроскоп. Совпадение оказалось почти полным, а по цвету удалось даже измерить угол наклона нитей с точностью до градуса.
Так древесина перестала быть просто строительным материалом. Она оказалась застывшей летописью фазовых переходов — тех мгновений, когда жидкость превращалась в твёрдое тело. И теперь, глядя на спил дерева, можно читать эту летопись: каждая цветная полоса рассказывает, как клетка выбирала свою форму.
Толщина клеточной стенки волокна составляет около 4 мкм, а шаг спирали целлюлозы — примерно 16 мкм, то есть фибрилла делает лишь четверть оборота на всю толщину стенки.
В романе Грега Игана «Город перестановок» архитектура живых зданий основана на самосборке из биополимеров. Идея, что древесина — это застывший жидкий кристалл, напоминает такие самоорганизующиеся структуры.