研究人员在一项新研究中报告称,蓝斑丝带尾魟以独特的方式呈现蓝色。新颖研究表明,黄貂鱼身上长出了同名的斑点,光线在黄貂鱼皮肤上发生复杂的扭曲,形成了一种鲜艳的蓝色,而且这种蓝色不会随着观察角度的变化而变化。
蓝色是让生物变幻出各种颜色。自然界中的大多数色调都是由吸收阳光并发出特定颜色的化合物产生的。在发出红光的情况下,化学物质需要吸收能量更高的波长,即绿色、蓝色和紫色。
产生蓝光通常需要吸收低能红光波长并发射更强大的波长,这是一项艰巨的任务,大自然很少能找到解决方案。
一个更简单的解决方案似乎是使用另一种方法——利用光弯曲纳米结构散射掉不需要的波长,也就是所谓的结构色。
“如果你在自然界中看到蓝色,你几乎可以肯定它是由组织纳米结构而不是色素构成的,”说梅森·迪恩 (Mason Dean),香港城市大学比较解剖学副教授,这项新研究的共同作者。
这些结构性的蓝色通常来自于高度有序的纳米结构,但研究人员对这些鳐鱼蓝点的检查却发现了不同的东西。
他们报告说,这种结构性蓝色“异常明亮,且与角度无关”,“源自散射元素的更无序阵列,具有之前未描述过的核心壳超微结构。”
仅这一点就已经很有趣了,但这一发现可能对人类也有实际应用,有可能启发出新型无化学色彩。
迪恩指出,像这样的结构色是复杂的自然现象,除了光线弯曲方式之外,还受到其他变量的影响。
Dean 表示:“了解动物的结构颜色不仅仅涉及光学物理学,还涉及所涉及的材料、它们在组织中的精细排列方式,以及颜色在动物环境中的表现。”说。
在这种情况下,蓝点丝带尾魟的皮肤细胞区域具有特殊的性质,可以帮助它们产生这种几乎超凡脱俗的蓝色,主要作者阿马尔·苏拉帕内尼 (Amar Surapaneni) 解释说,他曾是迪恩团队的博士后,现在是都柏林圣三一学院的客座学者。
Surapaneni 表示:“我们发现蓝色是由独特的皮肤细胞产生的,这些细胞具有稳定的三维排列纳米球体,其中含有反射纳米晶体(就像珍珠奶茶中悬浮的珍珠)”。说。
“由于纳米结构的尺寸及其间距是蓝光波长的有用倍数,它们往往会特别反射蓝色波长。”
除了这些产生蓝色的细胞之外,鳐鱼还有另一种让其颜色更加蓝色的技巧。
“为了清除任何多余的颜色,产色细胞下方有一层厚厚的黑色素,吸收所有其他颜色,导致皮肤呈现极其明亮的蓝色,”迪恩说。
“最终,这两种细胞类型实现了完美的协作:结构色细胞聚焦于蓝色,而黑色素细胞则抑制其他波长,从而形成极其明亮的蓝色皮肤。”
蓝斑丝带尾鳐(泰尼职业生涯) 主要栖息于热带印度洋和西太平洋珊瑚礁周围的浅水区,分布范围远至南非和澳大利亚北部。
它有很强的毒性,其醒目的颜色可能是为了警告而进化的。尽管如此,它在人类周围通常很胆怯,通常会在可能的情况下逃跑而不是螫人。考虑到其原生栖息地的颜色,蓝色也可能有助于伪装。
“在水中,蓝色比其他任何颜色都更能穿透,帮助动物与周围环境融为一体,”迪恩说“黄貂鱼皮肤上的亮蓝色斑点不会随着观察角度的变化而变化;因此,当它们在游泳或用波浪形的翅膀快速移动时,它们可能在伪装方面具有特殊的优势。”
迪恩补充道,借鉴这些鳐鱼的一些想法也许能给我们人类带来益处。
“我们正在与其他研究人员合作,开发灵活的仿生结构着色系统,其灵感来自黄貂鱼皮肤的柔软性质,用于纺织品、柔性显示器、屏幕和传感器中安全、无化学色彩,”他说。
该研究发表于A先进光学材料。