Глубоководные рыбы оказались «невидимыми»

У 16 видов глубоководных рыб, которых океанологи обнаружили у берегов Калифорнии и Мексиканского залива, оказалась уникальная угольно-черная кожа. Благодаря уникальной структуре пигментных зерен в клетках кожа таких рыб отражает всего 0,04% падающего на нее света. Результаты исследования опубликовал научный журнал Current Biology.

"Если вы хотите слиться с окружающей вас беспросветной тьмой глубинных вод, то вам нужно поглощать весь свет, который на вас падает. Эти рыбы изобрели очень тонкую и очень эффективную ловушку для света. Когда свет падает на ее поверхность, он исчезает бесследно", – рассказала Карен Осборн, океанолог из Смитсоновского музея естественной истории и один из авторов исследования.

Сейчас физики активно разрабатывают так называемые метаматериалы – искусственные структуры из множества наночастиц или других миниатюрных элементов, которые могут необычным образом взаимодействовать со светом или другими волнами. Подобные материалы вызывают интерес потому, что с их помощью можно создавать своеобразные "плащи-невидимки", плоские линзы и другие футуристические гаджеты.

Природа "изобрела" подобные метаматериалы задолго до того, как их открыл человек. В частности, похожие на них кристаллы и структуры покрывают поверхность крыльев многих бабочек и жуков с "металлической" окраской. Их аналоги есть и в клетках шкуры хамелеонов и даже в синих складках на мордах павианов-мандрилов.

Вдобавок, два года назад физики выяснили, что перья некоторых видов райских птиц представляют собой уникальный угольно-черный метаматериал, который поглощает 99,95% света. Эта необычная черта пернатых оказалась связана с существованием особого узора из ямок на поверхности их перьев, которые играют роль своеобразных "ловушек" для света.

Изучая глубоководную фауну Мексиканского залива и Тихого океана у берегов Калифорнии, американские и британские океанологи случайно открыли еще более интересный пример подобного природного оптического метаматериала. Заметив несколько рыб на глубине в несколько сотен метров, Осборн попыталась сфотографировать свой улов.

"Несмотря на то, что наши камеры очень продвинутые, мне никак не удавалось расположить источники света и сфотографировать рыб так, чтобы можно было рассмотреть мелкие детали на фотографиях. Все это выглядело так, как будто эти обитатели глубин засасывали в себя весь свет", – вспоминает Осборн.

Тихоокеанский идиакант (Idiacanthus antrostomus) © Karen Osborn/Smithsonian

Столкнувшись с подобным необычным свойством рыб, биологи детально изучили оптические свойства и структуру их кожи в лаборатории. Это подтвердило, что глубоководные рыбы не уступали райским птицам в умении поглощать свет, но при этом структура их камуфляжа оказалась намного более простой.

Длиннорогий саблезуб (Anoplogaster cornuta) – еще одна из рыб с угольно-черной кожей © Karen Osborn/Smithsonian

Он представляет собой тонкий слой из пигментных клеток, внутри которых особым образом упакованы меланосомы – структуры, в которых содержится большое количество пигмента меланина. Размеры и форма его гранул подобраны таким образом, что они или поглощают свет, или же направляют его в сторону других таких же пигментных зерен. Благодаря этому назад в окружающую среду возвращается лишь 0,04% света, который падает на таких рыб.

Подобное светопоглощение, как показывают расчеты океанологов, резко повышает шансы таких рыб на выживание. Дело в том, что дистанция, на которой их могут заметить потенциальные хищники или жертвы, благодаря подобной окраске сокращается более чем в шесть раз по сравнению с обычными рыбами темной окраски. 

Изучение структуры их пигментных клеток, как отмечают исследователи, поможет инженерам и физикам создать более дешевые и долговечные альтернативы для сложно устроенных светопоглощающих метаматериалов, которые имитируют структуру перьев райских птиц и угольно-черных бабочек. Благодаря этому производство оптических инструментов и прочих приборов, которые нуждаются в подобной защите, может быть гораздо дешевле, заключают ученые.