Nanoštruktúra vtáčích pier môže inšpirovať materiálových inžinierov
| 4. 4. 2022Celý rad vtákov vrátane pávov či kolibríkov vďačí za pestrú farebnosť operenia štruktúrnym farbám (to znamená, že výsledná farba je určená štruktúrou peria a nie napr. pigmentmi). Iridiscentné (dúhové alebo opalizujúce) farby sú jedným zo štruktúrnych typov sfarbenia, kde sa vnímaný odtieň farby mení v závislosti od pozície pozorovateľa a uhla dopadajúceho svetla.
Iridiscentné operenie vzniklo pri najrôznejších skupinách vtákov a je výsledkom nanoštruktúry peria, konkrétne tvaru melanozómov (organel vyplnených melanínom) v perových barbuloch (jemných bočných lúčoch odštiepujúcich sa od perových vetvičiek). Nedávna štúdia vedcov z USA odhalila, že kľúčovou vlastnosťou pri produkcii iridiscentných farieb je hrúbka melanínovej vrstvy, do ktorej sú melanozómy usporiadané. Na dosiahnutie žiarivých farieb je nevyhnutné, aby bola tenká. Autori zistili, že pôvodným (ancestrálnym) znakom vtákov je prítomnosť hrubej melanínovej vrstvy v perách, ktorá produkuje len slabo iridiscentné operenie (napríklad niektoré škorce alebo krkavcovité). Autori odhalili aj to, že usporiadanie melanozómov do tenkých melanínových vrstiev sa objavilo pri vtákoch niekoľkokrát nezávisle od seba, pričom rôzne skupiny vtákov dosahujú toto usporiadanie rozdielnymi spôsobmi: priamym stenčením vrstvy, vyhĺbením priestoru v melanozómoch (vyzerajú ako prázdne tyčinky), alebo ich sploštením do akejsi doštičky. Vznik tenkých melanínových vrstiev umožnil vtákom viac než zdvojnásobiť paletu farieb produkovaných ancestrálnou hrubou melanínovou vrstvou a aj zvýšiť ich jas.
Toto zistenie môže byť veľmi užitočné z viacerých dôvodov. Melanozómy niekedy ostávajú milióny rokov zachované vo fosílnom perí a paleontológovia môžu na základe ich tvaru odvodiť pôvodné sfarbenie druhu. Druhohorný teropod Microraptor sa svojím sfarbením mohol podobať na naše škorce, pretože v jeho operení sa našli pomerne hrubé melanínové vrstvy. Získané poznatky môžu pomôcť napríklad aj pri vývoji iridiscentných nanoštruktúrovaných materiálov užitočných pri zachytávaní svetla alebo manipulácii s ním, pri tvorbe farieb a náterov neobsahujúcich farbivá alebo pigmenty, či multifunkčných materiálov. Melaníny sú totiž okrem produkcie iridiscentných farieb užitočné aj pri ochrane vtákov pred ultrafialovým žiarením, a vďaka nim sa perie stáva odolnejšie voči poškodeniu vodou alebo baktériami.
Nordén K. K. et al.: eLife, 2021, DOI: 10.7554/eLife.71179
Ke stažení
- článek ve formátu pdf [446,68 kB]