Чешуя сардин, сельди и шпрот нарушает законы оптики

Британские физики выявили, что чешуя европейских сардин, атлантической сельди и шпрот устроена таким образом, что нарушает классические законы оптики и позволяет этим рыбам достигать максимальной отражательной способности и становиться незаметными для хищников со всех углов зрения.

Как заявил руководитель исследовательской группы Николас Робертс из Бристольского университета, ученые предполагают, что эти виды рыб выработали особую структуру чешуи, позволяющую им скрываться от хищников.

Считается, что блестящее вещество на поверхности чешуи рыб состоит из нескольких типов биологических кристаллов с разными преломляющими и отражающими свойствами. Комбинация из этих кристаллов превращает тело рыбы в серебристое "зеркало", отражающее свет.

Однако исследованные физиками рыбы сумели максимально увеличить отражательную способность своей чешуи. "Это помогает сардинам, сельди и шпротам "сливаться" со световым окружением открытого океана, что значительно уменьшает шансы на их обнаружение", - отметил Робертс.

Авторы статьи заинтересовались чешуей рыбы после того, как заметили, что они отражают свет, практически не поляризуя его вне зависимости от угла падения и отражения. Подобное поведение крайне необычно с точки зрения классической оптики - чем больше угол падения, тем сильнее должен быть поляризован свет.

Как оказалось в ходе исследования, чешуя сардин, сельди и шпрот состоит из двух типов биокристаллов со строго заданными оптическими свойствами. Кристаллы состоят из двух биоминералов - гуанина и гипоксантина, комбинация которых превращает их в особую оптическую среду, расщепляющую луч света на два отдельных компонента в нарушение классического закона преломления света.

Ученые отметили, что в физике подобные конструкции называются двупреломляющими кристаллами. Траектория луча света при движении через такие объекты зависит от его поляризации - неполяризованный свет будет беспрепятственно проходить через него, а поляризованные волны будут преломляться особым образом.

Комбинация из двух таких кристалов превращает рыбу в практически идеальное "зеркало", не производящее поляризованных лучей света.

Авторы статьи полагают, что их открытие поможет разработать новые методы кодирования и передачи информации в оптоволоконных сетях. В отличие от классических методов подавления поляризации, аналоги "биозеркала" можно будет собирать из компонентов, изготовленных из одного и того же материала. Подобный подход снизит стоимость таких приборов и повысит их механическую надежность, заключают физики.

Отметим, недавно биологи разработали метод внесения изменений в геном модельных животных на поздних стадиях развития. Ученые работали с одним из самых популярных модельных организмов - пресноводной рыбкой данио-рерио (Danio rerio).

корреспондент