Самые красивые морские слизни используют кристаллы в коже в качестве краски

Фото из открытых источников

Голожаберные моллюски — жемчужина подводного мира. Это не просто красивая метафора: учёные обнаружили, что яркие цвета морских слизней, носящих яркую одежду, действительно состоят из тысяч крошечных кристаллов, вкрапленных в их кожу. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Биологи долгое время предполагали, что яркая цветовая гамма, присущая голожаберным моллюскам, обусловлена пигментацией, подобно тому, как, например, клюв тукана отличается множеством оттенков.

Однако Сэмюэл Хамфри из Института коллоидов и интерфейсов им. Макса Планка, имеющий образование в области материаловедения, а не биологии, подозревал, что за этими разноцветными моллюсками скрывается гораздо больше, чем кажется на первый взгляд.

Внимательно изучив шесть различных видов голожаберных моллюсков, Хамфри и его коллеги подтвердили, что пигменты — не единственные «краски» в палитре этих моллюсков.

«Мы были удивлены, обнаружив, что голожаберные моллюски используют структурную окраску», — говорит Хамфри. «Благодаря этому элегантному механизму генерации цвета, эти прекрасные животные способны создавать поразительное множество цветов из одного и того же материала».

Структурная окраска — это эффект отражения света от микроскопических структур материала. Она наблюдается у насекомых, хамелеонов, растений, водорослей и даже нефтяных пятен и пузырьков.

Пигменты, с другой стороны, создают цвет, поглощая определенные длины волн света и отражая другие, в зависимости от химического состава материала, а не от его структуры.

Однако многие яркие эффекты достигаются за счет сочетания пигмента со структурным цветом.

Например, хвост самца павлина имеет коричневый цвет, но из-за того, как микроскопические структуры в перьях препятствуют проникновению света, мы видим переливающиеся синие, зеленые и фиолетовые оттенки, которые становятся еще более яркими на фоне их тусклого коричневого основания.

Как выяснилось, у голожаберных моллюсков структурная окраска формируется главным образом за счет нанокристаллов молекул гуанина. Способ расположения этих кристаллов, их длина и углы наклона определяют конкретный цвет, наблюдаемый на коже голожаберного моллюска.

Но обычно структурная окраска ассоциируется с переливами, подобно блеску крыла бабочки или мерцанию щупальца медузы.

Одна из причин, почему использование структурной окраски у голожаберных моллюсков вообще вызывает удивление, заключается в том, что их отметины часто кажутся матовыми, плоскими и броскими — качествами, которые мы обычно связываем с пигментной окраской.

Хамфри и его команда нашли ответ и на этот вопрос.

В коже голожаберного моллюска нанокристаллы гуанина расположены слоями внутри отдельных «пикселей», разбросанных по поверхности.

Если бы все кристаллы внутри этих пикселей были аккуратно упорядочены и абсолютно идентичны, мы бы увидели радужное свечение, но определенная степень случайности в наноструктуре каждого пикселя помогает «сгладить» цвет.

«Поэтому они отражают свет одних и тех же цветов в совершенно разных направлениях, так что цвета не мерцают, как у бабочек, а кажутся матовыми», — говорит Хамфри.

Кристаллы гуанина позволяют голожаберным моллюскам демонстрировать яркие, насыщенные цвета во всем видимом спектре, при этом структура кристаллов различается у разных видов лишь незначительно.

Это открытие может объяснить, как этому семейству животных удалось развить такое ослепительное разнообразие цветов и узоров, а также может вдохновить на создание новых материалов для использования человеком.

«При разработке новых материалов и технологий мы часто черпаем вдохновение в природе», — говорит Сильвия Виньолини, также работающая в Институте Макса Планка. «Возможно, удастся разработать экологически устойчивые цвета, основанные на тех же принципах, которые используются голожаберными моллюсками».

Как будто мы когда-нибудь сможем быть одеты так же хорошо, как голожаберные моллюски.