Ennek köszönheti elegáns pettyeit a tüskésrája

A kékpettyes tüskésrája (Taeniura lymma) hátán igen feltűnő, élénk kék pettyeket visel, elegáns küllemével kiemelkedik a porcos halak közül. Hasonlóan kékes – bár picivel kevésbé élénk – árnyalatú a kékcápa (Prionace glauca) bőre is. Egy, az Advanced Optical Materials folyóiratban nemrégiben közzé tett kutatás eredménye elárulja, miként is jönne létre e gyönyörű árnyalaktok a porcos halakban.

Az állatok színei nemcsak dekorációként szolgálnak, hanem számos feladatuk is van, akár az egymás közti kommunikációban, akár a párválasztásban, akár a rejtőzködésben vagy épp abban, hogy jól látható legyen az adott állat. A színeik kialakulásából már így is kölcsönöztünk ötleteket saját anyagaink színezésére, azonban a természet oly sokféle módszert alkalmaz, hogy érdemes megvizsgálni az egyedi trükköket.

A pigmentek olyan szemcsék, amelyek a fény különböző színű összetevőinek egy részét elnyelik, egy bizonyos színt pedig visszavernek – ez lesz az adott pigment általunk látott színe. A szerkezeti színek viszont azzal a módszerrel jönnek létre, ahogy egy bizonyos, a fény hullámhosszaival összemérhető méretű, szabályos fizikai szerkezetben a fény interferenciát szenved, és ennek eredménye lesz a kérdéses szín (vagy színek).

A kék árnyalatot szerkezeti színeknek köszönhetik az állatok, ez gyakran azzal is jár, hogy változik az árnyalat attól függően, milyen irányból nézzük az állatot (ez a lepkéknél, bogaraknál jól ismert). Azonban a kékpettyes tüskésrája és a kékcápa is egyforma kék, mindegy, honnan nézzük – ez pedig felvetette a lehetőségét egy eddig nem ismert módszernek.

A kutatók pontos színméréseket végeztek különböző korú tüskésrájákon (más helyeken élnek az életkoruktól függően), és megvizsgálták a bőrük azon részeit, ahol a kék foltjaik vannak. Kiderült, hogy az állatka kék színét adó foltokban olyan hólyagocskák vannak, amelyekben guaninból felépülő szabályos kristályok voltak (a guanin neve onnan lehet ismerős, hogy ez a DNS-ünket felépítő bázisok egyike).

Mint a cseresznyés pitében a cseresznyék

Ahhoz, hogy kéknek lássuk a foltokat, nem mindegy, e guaninkristályok miféle szerkezetet vesznek fel. A mikroszkópos vizsgálatok feltárták, hogy a kristályokat tartalmazó hólyagok egymástól szabályos távolságban vannak, annak a kollagénnek köszönhetően, amelybe beágyazódtak. Az egészet úgy képzeljük el, mint egy ideális cseresznyés pitét, ahol a tésztába ágyazott cseresznyék egymástól azonos távolságban vannak, és nem süllyednek le a tészta aljára, vagy épp nem maradnak annak a tetején sülés közben.

A lapokba rendezett kristályok a hólyagocskákban viszont összevissza álltak, ez eredményezte azt, hogy bárhonnan nézve volt elegendő olyan állású kristálylap, ami épp megfelelő szögben verte vissza a fényt és így élénk kéket hozott létre. Egy lepkeszárnyon, ahol teljesen sík lapon alakulnak ki a kristályok, ez a trükk nem működhet, mivel egy sík csak egyféle irányban állhat.

Az is kiderült a vizsgálatok során, hogy a kék hólyagocskák akkor láthatók kék színben, ha a háttér fekete. A rája bőrében két réteg van egymás felett, a felső áttetsző – ebben önmagukban nem mutatkoztak kéknek a hólyagok, ahol azonban az áttetsző réteg alatt jelen volt egy fekete réteg, ott látszottak a kék foltok.

A fekete réteg közönséges melanin pigmenteket tartalmaz, ami arra szolgál, hogy mindenféle fényt, ami a sejtek közt ide-oda jár, elnyeljen. Így nincs felesleges szóródás, és ennek köszönhetően tud érvényesülni a hólyagocskákból visszaverődő kék.

A rája kék foltjai alapján egyszerűbben létrehozható fotonikus kristályok készíthetők, olcsóbbá tehetik e módszer segítségével a szerkezeti színek előállítását.