Дослідники, інтегруючи пігменти кальмарів у фотоелектричний елемент, продемонстрували, що дивовижна здатність головоногих до зміни кольору може працювати на сонячній енергії.
Вражаючі зміни кольору у головоногих, таких як восьминоги, каракатиці та кальмари, дозволяють їм зливатися з навколишнім середовищем або візуально спілкуватися з іншими. Хоча дослідники давно знали, що пігментні хроматофори в їхній шкірі беруть участь у цьому процесі, точні механізми досі залишаються незрозумілими.
Біохімік Техван Кім і його команда з Університету Нортістеран у США створили сонячну батарею, щоб дослідити, чи можуть пігментні гранули в хроматофорах довгоплавникового прибережного кальмара (Doryteuthis pealeii) перетворювати світло на електрику.
І справді, при впливі сонячного світла пігментні гранули генерували заряд.
«Ми виявили, що чим більше гранул ви додаєте, тим більша фототечна реакція», — сказала Лейла Дераві, біохімік з Університету Нортістеран, розповідаючи Коду Мелло-Клейну з Northeastern Global News. «Це чіткий доказ того, що компоненти хроматофорів перетворюють світло в напругу, яка може завершити коло і бути потенційно використана для живлення».
Ефективність цієї системи повинна бути вражаючою, адже кальмари можуть використовувати цю енергію для зміни свого вигляду під водою, де рівень світла дуже низький.
«Мати здатність відчувати навколишнє середовище і відповідати на нього, розподіляючи кольори протягом сотих часток секунди, це справжнє досягнення», — зазначає Дераві. «Це складне завдання, особливо для живої системи під водою».
Хроматофори, розташовані на шкірі головоногих, містять пігменти, такі як червоний, жовтий і коричневий у довгоплавниковому прибережному кальмарі. Цей кальмар мігрує через Північну Атлантику, уникаючи хижаків, таких як дельфіни та камбали, використовуючи чорнило та камуфляж.
Кожен хроматофор має нерви, які передають достатній заряд, щоб змусити м’язи розширювати та скорочувати пігментні органи до 10 разів їхнього розміру, синхронізуючись із сусідніми хроматофорами. Це дозволяє створювати змінювані кольорові патерни.
«Вражаюча велика резонансність хроматофорів свідчить про електричне спілкування між хроматоцитами», — зазначають дослідники.
При впливі світла пігменти вивільняють електрон у реакції редокс, створюючи заряд. Цей сигнал «відчуття» світла може потім поширюватися на сусідні хроматофори, що може пояснювати, як вони синхронізуються та змінюють інтенсивність пігментів, щоб зливатися з навколишнім середовищем.
Розуміння цих надзвичайно ефективних світлочутливих сенсорів може революціонізувати такі галузі, як носимі електронні пристрої.