|
Таинственное происхождение синих пятен у ската
|
|
|
|
Исследователи обнаружили уникальные наноструктуры, ответственные за появление электрических синих пятен у полосатохвостого ската с голубыми пятнами (Taeniura lymma), которые могут быть использованы для получения окраски без химических веществ. Команда также проводит постоянные исследования не менее загадочной голубой окраски голубой акулы (Prionace glauca).
|
|
|
|
Это исследование, озаглавленное "Кожа полосатохвостого ската использует ультраструктуру фотонного стекла в виде сердцевины для придания синего структурного цвета", опубликовано в журнале Advanced Optical Materials .
|
|
|
|
Окраска кожи играет ключевую роль в коммуникации организма, обеспечивая жизненно важные визуальные сигналы, которые могут предупреждать, привлекать или маскировать. У полосатохвостых скатов с голубыми крапинками на коже есть яркие пятна синего цвета. Однако биологические процессы, которые привели к появлению этих пятен синего цвета, до сих пор оставались загадкой.
|
|
|
|
"Если вы видите синий цвет в природе, вы можете быть почти уверены, что он создается тканевыми наноструктурами, а не пигментом", - говорит Мейсон Дин, доцент кафедры сравнительной анатомии Городского университета Гонконга (CityU). "Понимание структурного цвета животных связано не только с оптической физикой, но и с используемыми материалами, с тем, как они тонко организованы в ткани, и как цвет выглядит в окружающей среде животного. Чтобы собрать все эти фрагменты воедино, мы собрали отличную команду специалистов из разных стран, в результате чего у нас получилось удивительное и забавное решение головоломки "Цвет ската"."
|
|
|
Структурные цвета создаются с помощью чрезвычайно маленьких структур, которые манипулируют светом, а не как продукт химических пигментов.
|
|
|
|
"Синие цвета особенно интересны, потому что синие пигменты встречаются крайне редко, и природа часто использует наноразмерные структуры для создания синего цвета", - говорит Виктория Камска, постдок, изучающий естественные механизмы окрашивания в CityU. "Нас особенно интересуют полосатохвостые скаты, потому что, в отличие от большинства других структурных цветов, их синий цвет не меняется, когда вы смотрите на них под разными углами".
|
|
|
|
Исследовательская группа объединила различные методы, чтобы понять архитектуру кожи в различных природных условиях.
|
|
|
|
"Чтобы понять строение кожи в мельчайших деталях, мы использовали микрокомпьютерную томографию (микро-КТ), сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) и просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ)", - говорит доктор Дин.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что синий цвет создается уникальными клетками кожи, благодаря стабильному трехмерному расположению наноразмерных сфер, содержащих отражающие нанокристаллы (как жемчужины, взвешенные в пузырчатом чае)", - говорит Амар Сурапанени, до недавнего времени работавший в группе Дина, а теперь приглашенный ученый в Тринити-колледже Дублина. "Поскольку размер наноструктур и расстояние между ними кратны длине волны синего света, они, как правило, отражают именно синие волны".
|
|
|
|
Интересно, что команда обнаружила, что уникальное "квазиупорядоченное" расположение сфер помогает гарантировать, что цвет остается неизменным под любым углом обзора.
|
|
|
|
"А чтобы избавиться от любых посторонних оттенков, толстый слой меланина под цветопроизводящими клетками поглощает все остальные цвета, в результате чего кожа приобретает чрезвычайно яркий синий цвет", - говорит доктор Дин. "В конечном счете, эти два типа клеток прекрасно сочетаются: структурные цветовые клетки подчеркивают синий цвет, в то время как пигментные клетки меланина подавляют другие длины волн, в результате чего кожа приобретает чрезвычайно яркий синий цвет".
|
|
|
|
Команда считает, что эта завораживающая голубая окраска, вероятно, обеспечит скатам преимущества маскировки.
|
|
|
|
"Синий цвет проникает в воду глубже, чем любой другой цвет, помогая животным сливаться с окружающей средой", - говорит доктор Дин. "Ярко-синие пятна на коже скатов не меняются в зависимости от угла обзора; следовательно, они могут иметь определенные преимущества в маскировке, поскольку животное плавает или быстро маневрирует, взмахивая крыльями".
|
|
|
|
В настоящее время изучаются области применения этого исследования, в том числе материалы, окрашенные в биологическом стиле и не содержащие пигментов.
|
|
|
|
"Мы сотрудничаем с коллегами-исследователями в разработке гибких биомиметических структурно-цветных систем, вдохновленных мягкостью кожи ската, для создания безопасных, не содержащих химических веществ цветов в текстиле, гибких дисплеях, ширмах и сенсорах", - говорит доктор Дин.
|
|
|
|
Помимо своей работы над скатами, доктор Камска и ее команда также исследуют голубую окраску других скатов и акул, включая голубую акулу.
|
|
|
|
"Несмотря на то, что название "голубая акула" и ее экологические аспекты хорошо изучены, никто до сих пор не знает, как ее кожа приобретает синий цвет", - говорит доктор Камска. "Предварительные результаты показывают, что этот механизм окраски отличается от механизма окраски ската, но, как и у ската, нам нужно опробовать различные комбинации точных инструментов визуализации и обратиться к множеству смежных дисциплин в области оптики, материаловедения и биологии".
|
|
|
|
Также скоро выйдет статья в журнале Frontiers in Cell and Development Biology, озаглавленная "Промежуточные нити пространственно организуют внутриклеточные наноструктуры, создавая яркий структурный синий цвет ленточнохвостых скатов на протяжении всего онтогенеза".
|
|
|
|
Источник
|
