Yonsei и Гентский университет нашли скрытый слой меланосом в перьях колибри Анны, дающий пурпурный цвет

Исследователи из Университета Йонсей (Южная Корея) и Гентского университета (Бельгия) описали ранее не изученный слой меланосом промежуточного размера в перьях горжета колибри Анны (Calypte anna). Согласно статье в Journal of The Royal Society Interface, этот слой объясняет вторичный синий пик отражения в пурпурной окраске птицы doi.orgJournal of The Royal Society Interfacedoi.orgОткрыть источник ↗. В спектре отражения доминирует красный пик около 632 нанометров, он почти втрое сильнее синего.

Пурпурный — неспектральный цвет: у него нет одной длины волны, он возникает из сочетания красного и синего света. В перьях колибри цвет создаётся интерференцией света в многослойных массивах пластинчатых меланосом, погружённых в роговой бета-белок. Красный пик ранее связывали с пакетом меланосом, но происхождение синего пика оставалось неясным.

Градиент размеров меланосом в бородке пера

Электронная микроскопия и томография показали непрерывный градиент размеров меланосом по глубине бородки. На поверхности лежит один слой мелких меланосом, под ним два слоя промежуточного размера, глубже — всё более крупные меланосомы. Средняя толщина поверхностных меланосом, по данным работы, 108 нанометров, промежуточных — около 189 нанометров, крупных глубинных — 222 нанометра.

Авторы описывают структуру как мультипериодический многослойный отражатель, в котором промежуточный слой играет существенную роль в формировании синего пика doi.orgJournal of The Royal Society Interfacedoi.orgОткрыть источник ↗.

Моделирование и плазменное травление

Оптическое моделирование показывает, что синий пик зависит от взаимодействия верхнего и среднего слоёв, а нижний многослойный пакет усиливает и сужает главный красный пик за счёт интерференции. По результатам расчётов, ни поверхностный, ни промежуточный слой по отдельности синий пик не дают.

Гипотезу проверили травлением кислородной плазмой. Удаление поверхностного слоя устранило синий пик. После 60 секунд обработки цвет сместился к красновато-оранжевому, после 120 секунд перья стали жёлто-оранжевыми. Красный пик при этом сдвинулся в сторону более коротких волн.

Авторы заключают, что неспектральный пурпурный цвет возникает из иерархических оптических взаимодействий в градиентной архитектуре меланосом. Они предлагают это как биомиметический принцип проектирования неспектральных отражателей doi.orgJournal of The Royal Society Interfacedoi.orgОткрыть источник ↗. Первый автор работы — Sangyeop Kim.