Голожаберные моллюски — небольшие животные, обитающие в неглубоких областях теплых морей. У многих из них яркая окраска, за которую их зовут «морскими бабочками», а некоторые виды называют «морскими зайчиками» за отростки-ушки на голове. Моллюскам доступно множество форм и все цвета радуги, а также резкие переходы между ними.
Международная команда исследователей под руководством Самуэля Хамфри (Samuel Humphrey) из Института коллоидов и межфазных границ имени Макса Планка (Германия) детально изучила, как моллюски обеспечивают себе такое разнообразие цветов. Оказалось, что они пользуются структурной окраской, а не только пигментами. Детали опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Цвет можно получить двумя способами. Первый — использовать пигменты. Это вещества с разным химическим составом, избирательно поглощающие свет, такие как хлорофилл, меланин и каротин. Раньше ученые думали, что голожаберные моллюски окрашены именно ими.
Но оказалось, что эти животные используют второй метод — структурную окраску. За цвет отвечает не поглощение света, а его преломление и интерференция на поверхности сложной наноструктуры. Цвет зависит от размеров и расположения элементов в такой структуре, их показателей преломления, а также от числа слоев, участвующих в этом. Структурная окраска используется жуками, растениями и птицами, чаще всего с ее помощью в природе образуются оттенки синего и радужные переливы.
Ученые выяснили, что голожаберные моллюски используют для формирования этих наноструктур гуанин, одно из азотистых оснований ДНК. Молекулы гуанина могут собираться в нанокристаллы, а расположение этих нанокристаллов определяет цвет, который будет отражен от животного.
Раньше голожаберных моллюсков считали пользователями пигментов, потому что их окраска выглядит скорее матовой, чем блестящей, а структурная окраска у животных и растений в основном сопровождается блеском. Но у этих животных структуры, дающие им цвета, направляют один и тот же цвет в разные стороны, что подавляет блеск. Более того, они работают, как пиксели, точки пуантилистов или мазки импрессионистов: цвет создается не единым полотном, а набором маленьких цветных элементов, которые на удалении передают нужный цвет.