Интенсивные оттенки и выраженные контуры между ними формируются не благодаря пигментам, а за счет особенностей строения тканей у животных. Ранее исследователи не могли обнаружить эти структуры из-за характерной тусклости, свойственной моллюскам.
Неглубокие воды теплых морей служат средой обитания для голожаберных моллюсков – небольших существ. Благодаря яркой окраске многие из них получили прозвище «морские бабочки», а некоторые виды, имеющие отростки, напоминающие заячьи ушки, называют «морскими зайчиками». Моллюски демонстрируют огромное разнообразие форм и цветов, включая все оттенки радуги и резкие цветовые контрасты.
Международная группа ученых во главе с Самуэлем Хамфри ( Samuel Humphrey) из Института коллоидов и межфазных границ имени Макса Планка (Германия) провели тщательное исследование, чтобы выяснить, каким образом моллюски достигают такого разнообразия цветов. Результаты показали, что они используют структурную окраску, а не полагаются исключительно на пигменты. Детали опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Цвету можно придать двумя методами. Один из них – применение пигментов. Это соединения различного химического состава, которые выборочно поглощают свет, например, хлорофилл, меланин и каротин. До недавнего времени исследователи полагали, что голожаберные моллюски получают окраску благодаря этим веществам.
Выяснилось, что эти животные применяют другой способ – структурную окраску. При этом цвет определяется не поглощением света, а его преломлением и интерференцией на поверхности многослойной наноструктуры. Характеристики цвета зависят от размеров и расположения элементов этой структуры, их коэффициентов преломления, а также от количества слоев, задействованных в процессе. Структурная окраска встречается у жуков, растений и птиц, и обычно обуславливает появление в природе синих оттенков и радужных переливов.
Ученые выяснили, что голожаберные моллюски используют для формирования этих наноструктур гуанин, одно из азотистых оснований ДНК. Молекулы гуанина могут собираться в нанокристаллы, а расположение этих нанокристаллов определяет цвет, который будет отражен от животного.
Изначально голожаберных моллюсков относили к организмам, использующим пигменты для окраски, поскольку их цвет кажется тусклым, в отличие от структурной окраски у животных и растений, которая обычно проявляется в виде блеска. Однако у этих животных структуры, дающие им цвета, направляют один и тот же цвет в разные стороны, что подавляет блеск. Более того, они работают, как пиксели, точки пуантилистов или мазки импрессионистов: цвет создается не единым полотном, а набором маленьких цветных элементов, которые на удалении передают нужный цвет.