Ученые предложили необычное использование пигментных клеток кальмара

Новое исследование Лейлы Дерави, доцента кафедры химии и химической биологии Северо-восточного университета в Бостоне, приближает нас к возможности безупречной маскировки.

Цефалоподы, или головоногие – класс моллюсков, в который входят осьминоги, кальмары и каракатицы – мастера маскировки. За считанные секунды они сливаются по цвету с окружающей их поверхностью, и до сих пор никому не удавалось столь же блестяще повторить этот трюк.

Органы, производящие пигментные клетки – хроматофоры, разбросаны в виде сотен разноцветных веснушек по поверхности тела головоногих, и именно они способствуют мгновенному изменению цвета их кожи. В статье, опубликованной на прошлой неделе в Advanced Optical Materials, группа доцента Дерави описывает свою работу по изоляции гранул пигмента в этих органах для лучшего понимания их роли в изменении цвета. Исследователи обнаружили, что эти гранулы обладают замечательными оптическими свойствами и попробовали использовать их для изготовления тонких пленок и волокон, которые в будущем можно было бы использовать в производстве текстиля, гибких дисплеев и прочих устройств, основанных на изменении цвета. Лаборатория Дерави сотрудничала с исследовательским центром армии США.

© Adam Glanzman

Хроматофоры – клетки красного, желтого, коричневого и оранжевого оттенков. Они похожи на веснушки на коже человека, но у головоногих эти веснушки открываются и закрываются в течение секунды, вызывая эффект изменения цвета кожи. Под хроматофорами находится слой иридофоров, которые действуют как зеркало. Работая совместно, эти органы позволяют отражать все цвета видимого спектра.

Взяв отдельные частицы...


...пигмента из тканей кальмара, Дерави смогла исследовать широту их возможностей в качестве отдельного вещества. Одна частица имеет размер всего 500 нанометров, что в 150 раз меньше диаметра человеческого волоса. Команда Дерави использовала метод наслоения и реорганизации частиц и обнаружила, что они могут воспроизводить обширную цветовую палитру.

«Мы продемонстрировали, что с помощью пигмента можно производить ультратонкие пленки, которые действительно насыщены цветами», – говорит Дерави.

Также команда обнаружила, что пигменты могут рассеивать как видимый, так и инфракрасный свет. Это свойство влияет на восприятие окончательного оттенка, повышая его яркость и способность к светопоглощению. Когда же Дерави включила в систему зеркало, имитируя природное расположение органов кальмара, светопоглощение стало еще более интенсивным. Потенциал этого процесса можно использовать в дальнейшем при создании элементов солнечных батарей.

«С научной и технической точки зрения понимание механизма влияния рассеивания света на цвет очень важно, и это захватывающее новое открытие в оптической области биологии», – сказал Ричард Осгуд, сотрудник исследовательского центра армии США.

Созданные учеными волокна из частиц пигмента кальмара представляют большой интерес, нетрудно представить их в производстве тканей, декоративных изделий и предметов искусства. Но, пожалуй, самой интересной областью применения могло бы стать создание маскирующей одежды, способной быстро адаптироваться под цвет окружающей обстановки. Осгуд отмечает, что исследование несомненно открывает новые интересные возможности для армии.