Секрет способности кальмара менять цвет может скрываться в неожиданном блеске его кожи

Кальмары могут за мгновение сменить песчано-коричневый цвет на ярко-красный или переливаться металлическими радужными узорами. Их способность менять окраску (и способность их собратьев-головоногих — осьминогов и каракатиц) — самая сложная в животном мире.

Изучая внутреннее устройство кожи головоногих, исследователи надеются усовершенствовать камуфляжные устройства или создать материалы и косметику, меняющие цвет. Но до этой цели ещё далеко.

Лейла Дерави, доцент химии и химической биологии Северо-Восточного университета, руководившая исследованием, отмечает, что попытки создать устройства, имитирующие смену цвета головоногих с помощью готовых компонентов, долгое время не приближались к их скорости и сложности.

Дерави вместе с междисциплинарной группой под совместным руководством Роджера Хэнлона, старшего научного сотрудника Морской биологической лаборатории, исследовала камуфляж кальмара на молекулярном уровне. Их недавняя работа, посвящённая длинноперому кальмару Doryteuthis pealeii, выявила совершенно новый аспект его способности менять цвет.

Кожа кальмара содержит два типа структур, манипулирующих светом для создания различных цветов:

• Хроматофоры — органы у поверхности, использующие эластичные мешочки с пигментом, которые при сокращении мышц быстро растягиваются в цветные диски. При попадании света гранулы пигмента поглощают большую часть длин волн и отражают лишь узкую полосу цвета.
• Иридофоры — клетки в более глубоких слоях кожи, отражающие весь падающий на них свет. Рассеивая свет (структурная окраска), они создают яркий переливающийся блеск.

Десятилетия все данные указывали, что эти структуры могут производить только один тип окраски: пигментный или структурный. Однако, внимательно изучив хроматофоры кальмара, исследователи заметили иридесценцию (радужный блеск), сияющую в точном соответствии с пигментом.

«В этом верхнем слое, встроенная в орган хроматофора, находится структурная окраска», — говорит Хэнлон. «Никто раньше такого не находил».

Хэнлон, посвятивший изучению биологии головоногих большую часть четырёх десятилетий, пересмотрел свои старые слайды Kodachrome с хроматофорами. Он обнаружил фотографию, на которой от хроматофора отражался синий переливчатый блеск. Тогда он предположил, что этот блеск исходит от иридофора глубже в коже. «Я видел это в 1978 году и не понимал, на что смотрю», — говорит Хэнлон.

На этот раз исследователи уверены, что иридесценция исходит именно от хроматофора. Команда, в которую входили специалисты из MIT и Университета Нью-Гэмпшира, обнаружила в клетках, окружающих пигментные мешочки, белки, создающие переливчатость, — рефлектины.

Это неожиданное открытие того, что хроматофор использует и пигментную, и структурную окраску для создания динамических эффектов, открывает новые возможности как для биологов, так и для химиков.

«Мы в некотором смысле разрушили известную парадигму о том, как работает кожа в мире головоногих», — говорит Хэнлон.

Биологи, подобные Хэнлону, могут использовать эту информацию для лучшего понимания этих удивительных видов. Прикладные химики, подобные Дерави, — для обратного проектирования способности головоногих менять цвет для использования человеком.

«Мы по кусочкам собираем roadmap, по сути, того, как работают эти животные, — говорит Дерави. — Наша конечная цель — попытаться создать что-то вроде материала, носимого устройства, краски или покрытия, которое может очень быстро менять цвет, как это делают эти животные. Сегодня эта цель не так недостижима, как даже три года назад».