광자 나노구는 아기 조개가 포식자로부터 숨도록 도와줍니다.

연구원들은 특정 아기 갑각류의 눈 색소 위에 있는 나노 물질 기반 반사체를 발견했습니다. 이속산토프테린(isoxanthopterin)의 작은 결정 구체로 만들어진 색소는 동물이 완전히 투명해져서 포식자로부터 숨을 수 있게 합니다. 구조는 생체 적합성 인공 광자 재료의 개발에 영감을 줄 수 있습니다.

바다에 사는 많은 생물들은 먹잇감이 되지 않기 위해 투명해 보이지만, 그들의 눈은 불투명한 색소를 함유하고 있기 때문에 그것들을 쉽게 내보낼 수 있습니다. 눈을 더 잘 위장하기 위해 많은 갑각류는 검은 눈 색소를 덮는 반사체를 개발하여 그들이 살고 있는 물의 파장과 일치하는 파장, 즉 가시광선의 파장(400~750nm)에서 빛을 반사하는 "눈빛"을 생성합니다. ).

그들의 새로운 작업에서 자세한 내용은 과학, 연구원이 이끄는 요하네스 하타자 의 캠브리지 대학 영국과 벤자민 팔머 에 벤 구리온 대학교 이스라엘에서는 광학 및 극저온 주사 전자 현미경을 사용하여 담수 종을 포함하여 여러 종의 새우와 참새우를 연구했습니다. 마크로브라키움 로젠베르기.

그들은 갑각류의 눈 내부에 결정질 이소산토프테린 나노구를 함유한 광자 유리로 만들어진 고반사성 세포에 의해 눈의 광택이 생성된다는 것을 발견했습니다. 눈 색깔은 나노구체의 크기와 주문 방법에 따라 진한 파란색에서 녹색/노란색까지 다양합니다. 이 변조는 생물이 하루 중 시간과 깊이에 따라 달라지는 다양한 배경색과 "섞이는" 데 도움이 된다고 Palmer는 설명합니다.

좋은 놀라움

때때로 과학에서 발생하는 것처럼 연구원들은 우연히 특정 종의 새우가 자라면서 이소산토프테린 결정이 어떻게 형성되는지 연구하고 있었기 때문에 우연히 발견했습니다. 실제로, 이전 연구에서, 그들은 성체 십각류 갑각류가 그들이 포착하는 빛의 양을 증가시키기 위해 이러한 수정으로 만들어진 망막 뒤에 있는 후방 산란 반사체(테이프)를 사용한다는 것을 발견했습니다.

"그러나 우리는 성체와 매우 다른 광학적 목적을 가지고 있음에도 불구하고 유생 새우도 결정 반사체를 사용한다는 사실을 발견했다는 점에서 매우 놀랐습니다."라고 Palmer는 설명합니다. "우리 작업은 다른 그룹의 이전 연구를 기반으로 합니다. 애벌레 구각류 갑각류. 우리는 또한 눈 색깔이 다른 다른 십각류 갑각류 애벌레에서도 눈 빛 현상이 나타난다는 것을 발견했습니다.”

배경에 보이지 않는

이 반사율을 담당하는 물질을 발견하기 위해 팀은 극저온 주사 전자 현미경을 사용했습니다. 이 기술은 젖은 생물학적 조직의 탈수로 인한 인공물을 도입하지 않고 생물학적 조직을 실제에 가까운 상태로 이미징할 수 있는 기술입니다. 얻은 이미지는 반사경이 구체로 만들어 졌다는 것을 보여주었습니다. 투과 전자 단층 촬영과 전자 회절을 사용하여 면밀히 조사한 결과 연구원들은 성체 갑각류의 눈과 마찬가지로 이소산토프테린 결정으로 만들어진 구체를 발견했습니다.

"그러나 애벌레의 경우 구체의 해부학적 위치와 광학 기능은 매우 다릅니다."라고 Palmer는 말합니다. 물리 세계. "반사경은 눈의 흡수 색소 위에 위치하며 눈에 잘 띄는 눈 색소로부터 빛을 반사하여 배경에 대해 동물을 보이지 않게 합니다."

위장의 핵심은 구체의 크기를 제어하는 ​​동물의 능력이며, 언급한 바와 같이 반사체의 색상을 결정한다고 그는 말합니다. 연구의 중요한 부분은 Haataja와 루카스 셔텔. "그들의 XNUMX차원 모델을 통해 우리는 입자 크기, 입자 충전 비율, 셀 크기, 입자 복굴절 및 입자 중공도를 포함하여 반사경의 광학 특성에 대한 수많은 구조적 매개변수의 영향을 테스트할 수 있었습니다."라고 Palmer는 설명합니다.

유기 생물광물화

연구원들은 이제 서로 다른 유기체가 서로 다른 기능을 위해 빛을 조작하기 위해 결정질 물질을 사용하는 방법을 더 잘 이해하고 싶다고 말합니다. 유기 생물광물화로 알려진 이 분야는 지역 사회에서 점점 더 많은 관심을 받고 있다고 Palmer는 설명합니다. 여기서 중요한 질문은 실제 응용 분야에서 사용하기 위해 인공 등가물을 합성하는 새로운 방법을 개발하기 위해 유기체가 이러한 물질의 결정화를 제어하는 ​​방법을 이해하는 것입니다.

박테리아 나노구는 작은 갑각류를 위장하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"우리는 기초 과학에 더 많은 관심을 갖고 있지만, 이 연구에서 생성된 생체 영감 물질이 있을 가능성이 매우 높습니다."라고 그는 말합니다. "Isoxanthopterin 나노구는 매우 높은 굴절률(특정 결정학적 방향에서 약 2.0)을 가지고 있어 빛을 반사하는 데 매우 효율적입니다. 그리고 구체 크기를 제어하여 반사광의 색상을 조정할 수 있다는 사실은 원칙적으로 매우 다재다능한 광학 재료입니다.”

Palmer는 현재 기존의 무기 산란 물질(예: 식품 첨가물, 페인트 및 화장품에 사용됨)을 유기 물질로 대체하는 데 많은 관심이 있다고 덧붙였습니다. "이 작업에 설명된 자료는 훌륭한 후보가 되겠지만 먼저 배워야 할 기본 사항이 많이 있습니다."

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• 출처: https://physicsworld.com/a/photonic-nanospheres-help-baby-shellfish-hide-from-predators/