一种新的蓝色：揭示了脊尾射线电蓝色斑点的神秘起源

研究人员发现了导致蓝斑肋尾射线（Taeniura lymma）电蓝斑的独特纳米结构，可能用于开发无化学物质的着色。该团队还对蓝鲨同样神秘的蓝色进行了持续的研究

这项题为“肋尾黄貂鱼皮肤利用核-架光子玻璃超微结构制造蓝色结构色”的研究发表在《高级光学材料》杂志上

皮肤颜色在生物体交流中起着关键作用，提供了对生命至关重要的视觉线索，可以发出警告、吸引或伪装。蓝斑肋尾鳐的皮肤上有引人注目的电蓝色斑点。然而，直到现在，产生这些电蓝色斑点的生物过程还是个谜

香港城市大学比较解剖学副教授Mason Dean说：“如果你在自然界中看到蓝色，你几乎可以肯定它是由组织纳米结构而不是色素制成的。”。“了解动物的结构颜色不仅涉及光学物理，还涉及所涉及的材料，它们在组织中是如何精细组织的，以及颜色在动物环境中的外观。为了将所有这些部分拼凑在一起，我们组建了一个来自多个国家的优秀学科团队，最终为黄貂鱼的颜色谜题找到了一个令人惊讶和有趣的解决方案。”

结构颜色是由操纵光线的极小结构产生的，而不是化学颜料的产物

城市大学研究自然着色机制的博士后Viktoria Kamska说：“蓝色特别有趣，因为蓝色颜料极为罕见，大自然经常使用纳米级结构来制造蓝色。”。“我们对肋尾黄貂鱼特别感兴趣，因为与大多数其他结构颜色不同，当你从不同角度观察它们时，它们的蓝色不会改变。”

研究团队结合了多种技术来了解不同自然条件下的皮肤结构

“为了了解皮肤的精细结构，我们使用了微计算机断层扫描（micro-CT）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），”Dean博士说

“我们发现，蓝色是由独特的皮肤细胞产生的，纳米级球体的三维排列稳定，其中含有反射性纳米晶体（就像悬浮在泡茶中的珍珠），”Amar Surapaneni说，他最近还是迪恩小组的博士后，现在是都柏林三一学院的访问学者。“因为纳米结构的大小和间距是蓝光波长的有用倍数，它们往往会专门反射蓝色波长。”

有趣的是，该团队发现，球体独特的“准有序”排列有助于确保颜色在视角下保持不变

“为了清除任何外来的颜色，产生颜色的细胞下面的一层厚厚的黑色素会吸收所有其他颜色，从而形成非常明亮的蓝色皮肤，”Dean博士说。“最终，这两种细胞类型是一种很好的合作：结构色细胞会吸收蓝色，而黑色素细胞会抑制其他波长，从而产生非常明亮的蓝色皮肤。”

研究小组认为，这种迷人的蓝色很可能会为黄貂鱼提供伪装的好处

“在水中，蓝色比任何其他颜色都渗透得更深，有助于动物与周围环境融为一体，”Dean博士说。“黄貂鱼的亮蓝色皮肤斑点不会随着视角的变化而变化；因此，当动物游泳或用起伏的翅膀快速机动时，它们可能在伪装方面具有特定优势。”

目前正在探索的这项研究的应用包括生物启发的无色素有色材料

“我们正在寻求与其他研究人员的合作，以开发受黄貂鱼皮肤柔软特性启发的柔性仿生结构着色系统，为纺织品、柔性显示器、屏幕和传感器提供安全、无化学物质的颜色，”Dean博士说

除了对黄貂鱼的研究外，Kamska博士和她的团队还在研究其他黄貂鱼和鲨鱼的蓝色，包括蓝鲨。

“尽管‘蓝鲨’这个名字和它的生态方面得到了很好的研究，但没有人知道它的皮肤是如何产生蓝色的，”Kamska说。“初步结果表明，这种着色机制与黄貂鱼不同，但就像黄貂鱼一样，我们需要尝试精细成像工具的不同组合，并解决光学、材料和生物科学中的多个相关学科。”

《细胞与发育生物学前沿》上也即将发表一篇文章，题为“中间丝在空间上组织细胞内纳米结构，在个体发育过程中产生肋尾黄貂鱼的明亮结构蓝色。”

这项研究将于2024年7月2-5日在布拉格举行的实验生物学学会年会上发表