Новые наноструктуры в коже синих акул раскрывают их потенциал к динамическому изменению цвета

Исследование анатомии синих акул (Prionace glauca) выявило уникальную наноструктуру в их коже, которая производит их характерную синюю окраску, а также указывает на потенциальную способность к изменению цвета.

Исследование было представлено на ежегодной конференции Общества экспериментальной биологии в Антверпене, Бельгия, 9 июля 2025 года.

Секрет цвета акулы кроется в пульпарных полостях зубовидных чешуй — дермальных дентиклов, покрывающих кожу. Ключевые элементы этого механизма внутри полости — кристаллы гуанина, действующие как синие отражатели, и содержащие меланин везикулы (меланосомы), поглощающие другие длины волн.

Эти компоненты упакованы в отдельные клетки, которые работают вместе. В результате пигмент (меланин) взаимодействует со структурированным материалом (пластинками гуанина определённой толщины и расстояния), усиливая насыщенность цвета.

Открытие стало возможным благодаря сочетанию методов: тонкой диссекции, оптической и электронной микроскопии, спектроскопии и других методов визуализации для характеристики формы, функции и архитектуры цветопродуцирующих наноструктур.

Используя компьютерное моделирование, учёные подтвердили, какие именно архитектурные параметры этих наноструктур ответственны за производство конкретных длин волн наблюдаемого спектра.

Открытие также показывает, что цвет акулы потенциально изменчив за счёт крошечных изменений в относительном расстоянии между слоями кристаллов гуанина в полостях дентиклов. Более узкие промежутки создают синий цвет, а увеличение этого пространства смещает цвет в зелёные и золотые тона.

Было продемонстрировано, что этот структурный механизм изменения цвета может управляться факторами окружающей среды, влияющими на расстояние между пластинками гуанина. Например, изменения влажности или давления воды могут изменять цвет тела, что влияет на камуфляж или противотеневую окраску животного.

Чем глубже плывёт акула, тем больше давление на её кожу и тем теснее, вероятно, сжимаются кристаллы гуанина — что должно затемнять цвет акулы, лучше соответствуя окружению.

Это исследование не только даёт новые знания об анатомии и эволюции акул, но и имеет потенциал для биоинспирированных инженерных приложений. Дентиклы обеспечивают акулам гидродинамические и антиобрастающие преимущества, а также участвуют в производстве и, возможно, изменении цвета.

Подобная многофункциональная структурная конструкция — морская поверхность, сочетающая черты для высокой гидродинамики и камуфляжной оптики, — ранее, насколько известно, не встречалась.

Это открытие может иметь значение для улучшения экологической устойчивости в производстве. Ключевое преимущество структурной окраски перед химической — снижение токсичности материалов и загрязнения окружающей среды. Структурный цвет — это инструмент, который может быть особенно полезен в морской среде, где динамический синий камуфляж был бы эффективен.