Anos kolibrio patinas gali sužibėti itin ryškia, kone „elektrine“ purpurine spalva, nors tokio pigmento jo plunksnose nėra. Mokslininkai aiškina, kad įspūdingas atspalvis susidaro ne dėl dažų, o dėl mikroskopinių struktūrų, kurios taip atspindi šviesą, kad mūsų akys mato purpurą.
Kaip rašoma „ZME Science“, plunksnose aptiktas iki šiol menkai įvertintas papildomas sluoksnis, padedantis sukurti šį optinį efektą. Būtent plunksnų sandara leidžia vienu metu „sumaišyti“ raudonos ir mėlynos šviesos atspindžius.
Įdomu tai, kad purpurinė (magenta) spalva neegzistuoja kaip vienas atskiras šviesos bangos ilgis. Vaivorykštėje jos nerasime – ji atsiranda tada, kai regėjimo sistema sujungia raudonos ir mėlynos šviesos signalus, todėl tokia spalva vadinama nespektrine.
Tyrėjai atkreipia dėmesį, kad Anos kolibrio plunksnų spindesys keičiasi nuo galvos pasukimo kampo: ryški purpurinė gali akimirksniu pritemti beveik iki juodos ir vėl sugrįžti. Tai – iridiscencija, kai itin smulkios struktūros selektyviai atspindi skirtingus šviesos bangos ilgius.
Kaip plunksnos „sukonstruoja“ purpurą
Mokslininkai matavo nuo kolibrio gerklės plunksnų atsispindėjusią šviesą ir užfiksavo ryškų atspindžio piką apie 632 nanometrus – tai raudonos šviesos sritis. Kartu stebėtas ir mėlynos srities komponentas, o abiejų derinys ir suteikia intensyvų purpurinį įspūdį.
Klausimas buvo paprastas: iš kur atsiranda mėlynas atspindys, jei dominuoja raudona? Atsakymo ieškota nagrinėjant pačią plunksnos mikroarchitektūrą.
Kolibrio plunksnos šakutėse (smulkiose atšakose) tyrėjai rado sluoksniuotas struktūras, vadinamas melanosomomis – organelėmis, turinčiomis melaniną. Šiuo atveju jos yra suplotos tarsi mažos plokštelės su oro ertmėmis ir sudėtos į persidengiančius sluoksnius baltymų matricoje.
Ribos tarp oro, melanino ir baltymų keičia šviesos sklidimą: vieni bangos ilgiai sustiprinami, kiti – „gesinami“. Taip plunksna veikia kaip itin selektyvus natūralus atšvaitas.
Anksčiau nepastebėtas tarpinis sluoksnis
Ankstesniuose darbuose tokios struktūros dažniausiai buvo skirstomos į dvi grupes – mažesnes arčiau paviršiaus ir didesnes giliau. Tačiau šįkart aptikta ir tarpinė kategorija: du papildomi sluoksniai tarp paviršinių ir gilesnių melanosomų.
Jų matmenys – ypač tikslūs: paviršinės melanosomos vidutiniškai siekė apie 108 nanometrus, tarpinės – apie 189 nanometrus, o gilesnės – apie 222 nanometrus. Palyginimui, žmogaus plaukas yra dešimčių tūkstančių nanometrų pločio.
Tyrėjų kompiuterinės simuliacijos rodė, kad nei paviršinis, nei tarpinis sluoksnis vienas pats nepaaiškina mėlyno atspindžio piko – jis atsiranda būtent jų sąveikoje. Kitaip tariant, purpurą „sukuria“ ne viena detalė, o kelių sluoksnių kombinacija.
Šią išvadą sustiprino ir eksperimentas, kai viršutinis sluoksnis buvo palaipsniui šalinamas deguonies plazma. Po 60 sekundžių purpurinė spalva ėmė krypti į rausvai oranžinę, po 120 sekundžių plunksnos atrodė gelsvai oranžinės – matavimai parodė, kad mėlynas komponentas silpo ir galiausiai išnyko.
Ką mato patys paukščiai ir kodėl tai svarbu
Tyrėjai primena, kad paukščių regėjimas nuo žmogaus skiriasi: žmonės turi trijų tipų spalvoms jautrias kūgines ląsteles, o paukščiai dažnai – keturias, įskaitant jautrumą ultravioletui. Tai reiškia, kad kolibriai gali matyti spalvų derinius, kurių žmogus tiesiogiai nepatiria.
Anos kolibrio patinai ryškias gerklės plunksnas naudoja poravimosi demonstracijose: skrydžių metu jie orientuoja judesius Saulės atžvilgiu taip, kad spindesys akimirksniu „blyksteltų“ potencialiai patelei. Vis dėlto naujasis tyrimas neįrodo, kad būtent tokia melanosomų sandara išsivystė dėl poravimosi sėkmės – jis tik parodo, kokia sudėtinga gali būti šių signalų fizika.
Tokie atradimai domina ne vien biologus. Inžinieriai vis dažniau ieško būdų išgauti struktūrines spalvas be įprastų dažiklių, pasitelkiant nanostruktūras, todėl kolibrių plunksnų „optinė mašina“ gali įkvėpti naujas dangas ir medžiagas, gebančias sukurti sudėtingus atspalvius.
Tyrimas publikuotas „Journal of the Royal Society Interface“: Sangyeop Kim ir bendraautoriai aprašė daugiaperiodį fotoninį mechanizmą, sukuriantį nespektrinę purpurinę spalvą Anos kolibrio plunksnose.
Leave a Reply