От сцинковете, сияещи в различните цветове на дъгата, до ослепителните металически оттенъци на колибрито - много същества се отличават блестящи нюанси, създадени от наноструктури, които преплитат в себе си отделни дължини на вълните на светлината.

Изследователи, ръководени от биоинформатика от Университета в Утрехт Алдерт Зомер, откриха гени, които позволяват на бактериите също да използват този впечатляващ феномен.

Докато цветовете, излъчвани от пигментите, представляват остатъчните части от видимия светлинен спектър, които не са погълнати, структурните цветове възникват от начина, по който светлината се намесва при отразяването си.

Прожектираните цветове зависят от начина, по който дребномащабни структури на повърхността на даден материал насочват светлината, карайки някои дължини на вълните да се комбинират или да се анулират. Това, което вижда зрителят, може да се промени в зависимост от ъгъла на гледане, което води до драматични промени в интензивността на цветовете или до преливащи се цветови преходи.

(Kientz et al., Scientific Reports, 2016)

Отделни микроби, като например морската бактерия Marinobacter alginolytica, могат да действат като наноструктури, координирайки се помежду си, за да образуват колонии в точен модел, който им позволява да отразяват специфични дължини на вълните.

„Бактериалните колонии със структурен цвят представляват живи наноструктури, които манипулират светлината, и ние идентифицирахме няколко молекулярни пътя, които са свързани с процеса на генерирането им“, пишат Зомер и екипът в статията си.

Когато морските бактерии Marinobacter alginolytica се събират в колонии, те образуват фотонни кристали, които могат да произвеждат цвят чрез интерференчни ефекти. (Colin Ingham)

Изследователите сравняват геномите на 87 щама бактерии, които могат да образуват структурно оцветени колонии, с 30 безцветни, за да открият генетичния отпечатък на това явление. След това с помощта на модели с изкуствен интелект екипът изследва 250 000 бактериални генома и 14 000 проби от околната среда, за да види какви други бактерии притежават структурен цвят.

Изненадващото е, че структурният цвят се появява дори при бактерии, които живеят там, където няма светлина, която да се отразява.

„Открихме, че гените, отговорни за структурния цвят, се срещат главно в океаните, сладководните басейни и специалните местообитания като междуприливните зони и дълбоководните райони“, обяснява вирусологът от Университета в Йена Бас Дютил. „За разлика от тях микробите в местообитания, свързани с гостоприемника, като човешкия микробиом, показват много ограничен структурен цвят.“

Фактът, че структурният цвят се появява в океанските дълбини, предполага, че съответните наноструктури вероятно служат за биологични процеси, различни от заслепяването на наблюдателите. Например те могат да действат като защитни структури срещу вируси или да помагат на клетките да се захващат за плаващи хранителни частици, обясняват изследователите.

Не е изключено и структурният цвят при бактериите може дори да е възникнал просто като страничен ефект от начина, по който бактериите се организират в своите колонии.

Разбирането на начина, по който природата създава структурните цветове, може да ни позволи да разработим екологични материали с трайни цветове и други желани свойства, като например леки бои за самолети.

Изследването е публикувано в PNAS.

Източник: Science Alert