Біологія
Біологія

Вчені описали механізм яскравої іридесценції кальмарів

Американські науковці дослідили, що стоїть за здатністю кальмарів до яскравої іридесценції. З'ясувалося, що для цього необхідною умовою є заключення білків рефлектинів у клітинну оболонку зі складчастою структурою. Відкриття може призвести до розроблення нових гібридних матеріалів, зазначається у статті в журналі Applied Physics Letters.

UC Santa Barbara

UC Santa Barbara

Як кальмари змінюють колір?

Кальмари, як і багато інших головоногих, з давнини цікавлять людей. Вони володіють доволі розвиненим інтелектом, а також здатністю швидко змінювати свій колір. Можливість варіювати забарвлення є важливою рисою для цих тварин. Вона допомагає їм ховатися під час полювання або втікання від хижаків, маскуючись до фону, та спілкуватися з іншими кальмарами, зокрема через приваблення партнерів для спаровування. Це стає можливим через особливості будови покривів головоногих, які містять клітини хроматофори, наповнені пігментами. Ці клітини можуть розширюватися та скорочуватися, змінюючи те, як світло відбивається від них. Та іноді ці тварини не просто змінюють колір, а переливаються різними кольорами, в залежності від кута, з якого на них дивитися — це явище звуть іридесценцією. Воно забезпечується клітинами, що містять білки рефлектини, які відповідають за відбивання світла. Але синтетичні матеріали з рефлектинами не мерехтять так яскраво, як кальмари, і вчені з Каліфорнійського університету Санта-Барбари вирішили розібратися чому.

Що вчені дізналися?

Дослідники провели досліди з використанням живих кальмарів Doryteuthis opalescens. Під час них з'ясувалося, що рефлектини можуть яскраво мерехтіти лише у тому разі, коли заключені у світловідбиваючу мембрану клітини. Остання у кальмарів складається у гармошкоподібну структуру, яка відбиває світлові хвилі. Такі кольори, що обумовлені фізичними особливостями поверхні, називають структурними. Те, який колір відбивається, залежить від ширини борозен між складками клітинної мембрани.

Здебільшого рефлектини розміщуються у клітині на відстані одне від одного, оскільки сильно позитивно заряджені та відштовхуються одне від одного. Але нервовий сигнал від мозку кальмарів призводить до того, що рефлектини з'єднуються з негативно зарядженими фосфатними групами, що нейтралізує їхній позитивний заряд і змушує білки згуртуватися. Зі свого боку, це призводить до того, що клітина починає викачувати з себе воду та зменшувати цим відстань між складками. У такому разі рефлектини ще більше скупчуються, що призводить до посилення відбивання світла. Цей самий механізм відбувається і в клітинах, які відбивають лише біле світло, чим можуть імітувати відблиск сонця в морських хвилях. Тобто у цій системі нервовий сигнал активує іридесценцію, яку забезпечують рефлектини, а складки мембрани відіграють рольпосилювача.

Що дають ці знання?

Автори вважають, що їхнє дослідження не тільки доповнює наше розуміння природи зміни кольору в кальмарів, а має і практичне застосування. Вчені прагнуть розробити синтетичні матеріали, зі здатністю до іридесценції, яку можна самостійно налаштовувати. Вони могли б знайти своє використання, наприклад, для захисту військових та їхнього спорядження від викриття.

Детальніше про те, як утворюються в живій природі різноманітні кольори, читайте в нашому матеріалі «Розфарбувати світ». А про те, як і навіщо деякі організми, зокрема головоногі, розвинули здатність світитися, ви можете дізнатися зі статті «Створіння світла, створіння темряви».