Как работает камуфляж кальмара? Невидимый мастер маскировки, работающий на солнечной энергии

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Флора и фауна

В бескрайнем океане, где свет пробивается сквозь толщу воды, разворачивается захватывающая драма выживания. И в этой драме, кальмар — не просто моллюск, а настоящий мастер маскировки, чьи способности долгое время будоражили умы ученых. Как ему удается мгновенно сливаться с окружением, меняя цвет кожи быстрее, чем мы успеваем моргнуть? Ответ, похоже, кроется в уникальном симбиозе биологии и… солнечной энергии.

Долгое время считалось, что хроматофоры — пигментные клетки на коже кальмара — это просто «пиксели», наподобие тех, что формируют изображение на экране телевизора. Но недавние исследования, проведенные группой Лейлы Дерави в Северо-Восточном университете, показали нечто гораздо большее. Эти клетки — не просто отражатели цвета, а настоящие органические солнечные батареи.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Как это работает?

Представьте себе миниатюрную электростанцию, расположенную прямо на коже животного. Хроматофоры не только содержат пигменты, отвечающие за цвет, но и способны улавливать свет, проникающий в толщу воды. Этот свет, подобно тому, как он преобразуется в электричество в солнечных панелях на крышах наших домов, превращается в энергию, которая используется для управления мышцами, окружающими пигментные мешочки. Таким образом, кальмар не просто видит цвет окружающей среды, но и использует эту информацию и солнечную энергию для мгновенной подстройки своей окраски.

Процесс изготовления и характеризации ДССК на основе гранул хроматофора. (A) Иллюстрация сокращения и расслабления хроматофора и связанных с ним частей органа. Наноструктурированные гранулы находятся в центральном пигментном мешочке. (B) Обзор (i) процесса экстракции гранул хроматофора из изолированных хроматоцитов и извлечения пигмента из гранул, а также (ii) процедуры приготовления ДССК на основе гранул с конечной круговой активной площадью 0,35 см2. (C) Отслеживание изменений спектров поглощения каждого «красителя» (62,5 мг мл-1) во время инкубации фотоанода, включая (i) изменения содержания растворимого красителя в среде для замачивания в течение 12 ч (720 мин) инкубации и (ii) спектры поглощения гранул, экстрагированного пигмента и синтетических пленок TiO2 с нагрузкой Xa после завершения 12 ч инкубации. Фотографии каждой пленки представлены на вставке.
Автор: J. Mater. Chem. C, 2025,13, 1138-1145 Источник: pubs.rsc.org
Эволюционный гений и биомиметика

Этот эволюционный трюк поражает своей эффективностью. Кальмар, находясь в водной среде, где энергия всегда в дефиците, сумел создать самодостаточную систему, позволяющую ему не только выживать, но и процветать. И именно эта эффективность привлекает внимание ученых, занимающихся биомиметикой — направлением, вдохновляющимся природой для создания новых технологий.

Лаборатория Лейлы Дерави уже сегодня использует открытия в области биологии кальмаров для разработки инновационных материалов. Например, созданы носимые УФ-датчики, способные предупреждать о риске солнечного ожога, а также ведутся работы над созданием экологически чистых и безопасных солнцезащитных средств.

Характеристики материалов на основе хроматофоров, включенных в модифицированный ДССК. (A) Сравнение выравнивания энергетических полос гранул, экстрагированных пигментов и синтетического Xa относительно слоя TiO2. (B) Обзор собранного устройства и установки, где (i) — изображение экспериментальной схемы, а (ii) — собранное устройство на основе гранул (изображение и схема). (C) Графики зависимости плотности тока (J) от напряжения (V), полученные с помощью блока измерения источника (SMU), когда каждое устройство подвергается воздействию 100 мВт см-2 солнечного имитированного света. Кривые J vs. V построены на основе ДСК, приготовленных при различных концентрациях загрузки для (i) клеток, загруженных гранулами, (ii) клеток, загруженных гранулами экстрагированного пигмента, и (iii) клеток, загруженных синтезированным Xa.
Автор: J. Mater. Chem. C, 2025,13, 1138-1145 Источник: pubs.rsc.org
Перспективы будущего

Но самое интересное, возможно, еще впереди. Понимание механизмов работы «солнечных батарей» кальмаров может открыть новые горизонты в создании гибкой и энергоэффективной электроники. Представьте себе «умную кожу», способную не только изменять цвет, но и генерировать энергию, питающую ее функции. Такая технология могла бы найти применение в самых разных областях — от военной маскировки до создания «умной одежды», адаптирующейся к окружающей среде.

Кальмар, этот скромный обитатель глубин, оказывается не только мастером маскировки, но и настоящим кладезем знаний, способным вдохновить нас на создание технологий будущего. И кто знает, возможно, однажды, благодаря изучению этих удивительных животных, мы сможем создать мир, где технологии и природа существуют в гармонии, вдохновляя друг друга на новые свершения.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Моточасы вместо километров: зачем сельхозтехнике особый способ учёта пробега

У сельхозмашин (тракторов, комбайнов, погрузчиков), коммунальной технике (снегоуборочной, грейдеров) показатель наработки выражается в мото — часах, а не в километрах (как у привычных...

Как бактерии стали многоклеточными: система разделения ДНК эволюционировала во внутриклеточный каркас

Биологическая эволюция редко создает принципиально новые механизмы с нуля. В подавляющем большинстве случаев природа модифицирует уже существующие структуры, адаптируя их под совершенно новые...

Компьютерные расчеты термоядерных реакций оказались ошибочными: как эксперимент с испаренной медью переписывает законы физики плазмы

Воздействие сверхмощного оптического лазера на металл разрушает межатомные связи за квадриллионные доли секунды. В точке удара материал мгновенно переходит в состояние горячей сверхплотной плазмы,...

Самые крупные карповые в мире и в России: история семейства, размеры и что из них готовят

Когда слышишь слово «карповые», в голове обычно возникает что-то очень земное и понятное: карась в деревенском пруду, карп на рынке, сазан в рассказах рыбаков. Но у этого семейства есть и совсем...

✦ ИИ  5 сервисов для создания презентаций с опросами: для учителей, маркетологов и бизнеса

Нужно собрать обратную связь, проверить гипотезу или просто узнать, что думают люди? Рассказываем, где создать опрос за 5 минут, какие сервисы работают в РФ, как проводить голосования в реальном...

Где можно увидеть Стоунхендж, не выезжая за границы России

Мысль о том, чтобы увидеть чудо света или загадку истории нужно выезжать за тридевять земель, настолько укрепилась в сознании, что интересных мест поближе как будто и нет вовсе.Итак, для всех...