Синяя акула (Prionace glauca) — яркий представитель одного из самых эксклюзивных клубов природы — организмов, которые выглядят синими.
Новое исследование предполагает, что наноструктуры, ответственные за появление этого прекрасного оттенка, также могут позволять акуле менять цвет в зависимости от окружающей среды.
Доктор Виктория Камска, постдокторант Городского университета Гонконга (CityUHK), говорит, что синий цвет — один из самых редких в животном мире. «Животные в ходе эволюции выработали множество уникальных стратегий для его создания, что делает эти процессы особенно увлекательными».
Пигменты, которые поглощают определённые длины волн света, но не другие, — это один из способов, с помощью которого животные создают цвет. Структурный цвет — это наноструктуры размером в нанометры, достаточно маленькие, чтобы влиять на пути света, — это другой способ.
Камска и её коллеги обнаружили, что за металлический синий цвет отвечают «полости пульпы». Они находятся внутри зубоподобных чешуек синей акулы (дермальных дентиклей).
Кристаллы гуанина определённой толщины и расстояния отражают синий свет. Включения, содержащие пигмент меланин, известные как меланосомы, поглощают другие длины волн, усиливая насыщенность цвета.
«Эти компоненты упакованы в отдельные клетки, напоминающие мешки с зеркалами и мешки с чёрными поглотителями, но они находятся в тесной связи, поэтому работают вместе», — объясняет Камска.
«Когда вы объединяете эти материалы вместе, вы также создаёте мощную способность производить и менять цвет», — добавляет профессор Мейсон Дин, руководитель лаборатории в CityUHK.
«Интересно, что мы можем наблюдать крошечные изменения в клетках, содержащих кристаллы, и моделировать, как они влияют на цвет всего организма», — говорит Камска.
Компьютерные симуляции показали, что более узкие промежутки между слоями гуанина создают иконический синий цвет, а увеличение этого пространства смещает цвет в сторону зелёного и золотого.
«Сложно вручную манипулировать структурами такого малого масштаба, поэтому эти симуляции невероятно полезны для понимания того, какая цветовая палитра доступна», — говорит Камска.
Исследователи считают, что механизм изменения цвета может быть обусловлен факторами окружающей среды, которые влияют на расстояние между кристаллами гуанина.
«Таким образом, очень тонкие изменения, вызванные чем-то столь простым, как влажность или изменение давления воды, могут изменить цвет тела, что затем влияет на маскировку или противотеневую окраску животного в естественной среде», — говорит Дин.
Например, кожа акулы подвергается всё большему давлению, чем глубже она плавает. Вероятно, это приведёт к тому, что кристаллы гуанина сблизятся, а цвет акулы станет темнее, чтобы лучше соответствовать окружающей среде.
«Мало того, что эти дентикли обеспечивают акулам гидродинамические и противообрастающие преимущества, но теперь мы обнаружили, что они также играют роль в производстве и, возможно, изменении цвета», — говорит Дин. «Такой многофункциональный структурный дизайн — морская поверхность, сочетающая в себе особенности высокоскоростной гидродинамики и маскирующей оптики, — насколько нам известно, ранее не наблюдался».
«Следующий шаг — увидеть, как этот механизм действительно функционирует у акул, живущих в естественной среде», — говорит Камска.
Результаты исследований могут найти применение в производстве экологически чистых структурных цветов для промышленности.
«Основным преимуществом структурной окраски перед химической является то, что она снижает токсичность материалов и загрязнение окружающей среды», — говорит Камска. «Структурная окраска — это инструмент, который может очень помочь, особенно в морской среде, где динамический синий камуфляж был бы полезен».
Исследование было представлено на ежегодной конференции Общества экспериментальной биологии в Антверпене, Бельгия, 9 июля.