Il misterioso blu elettrico delle macchie sulla pelle della razza a nastro maculata di blu, Taeniura lymma, è finalmente stato spiegato grazie a una recente scoperta. Un gruppo internazionale di ricercatori ha identificato le nanostrutture uniche responsabili di questa colorazione, aprendo la strada a potenziali applicazioni per la creazione di materiali colorati senza l’uso di sostanze chimiche. Questo studio rivoluzionario è stato pubblicato su Advanced Optical Materials e presentato alla Conferenza annuale della Society for Experimental Biology a Praga, tenutasi dal 2 al 5 luglio 2024.
La scoperta delle nanostrutture
Il team di scienziati ha scoperto che il blu elettrico delle macchie della razza è prodotto da strutture estremamente piccole che manipolano la luce piuttosto che da pigmenti chimici. Mason Dean, professore associato di anatomia comparata alla City University di Hong Kong, ha spiegato che il blu in natura è spesso generato da nanostrutture nei tessuti. Dean ha sottolineato come la comprensione del colore strutturale degli animali richieda una conoscenza approfondita non solo della fisica ottica, ma anche dei materiali coinvolti e della loro organizzazione nel tessuto.
Per indagare l’architettura della pelle della razza, il gruppo di ricerca ha impiegato diverse tecniche avanzate. Utilizzando la tomografia microcomputerizzata (micro-CT), la microscopia elettronica a scansione (SEM) e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM), hanno analizzato la pelle della razza in dettaglio. Questa combinazione di tecniche ha permesso di rivelare che il blu è prodotto da cellule cutanee uniche, contenenti sfere nanometriche con nanocristalli riflettenti disposti in modo stabile in 3D, simili a perle sospese in un tè con le bollicine.
Il ruolo delle nanostrutture
Amar Surapaneni, postdoc del gruppo di Mason Dean e attualmente accademico in visita al Trinity College di Dublino, ha spiegato che le dimensioni e la spaziatura delle nanostrutture sono tali da riflettere specificamente le lunghezze d’onda blu. L’unicità di questa disposizione “quasi ordinata” delle sfere garantisce che il colore rimanga invariato indipendentemente dall’angolo di osservazione.
Per ottenere una colorazione blu brillante e priva di interferenze, uno spesso strato di melanina sotto le cellule che producono il colore assorbe tutte le altre lunghezze d’onda. Questo crea una pelle blu estremamente luminosa. Le cellule strutturali del colore si concentrano sul riflettere la luce blu, mentre le cellule del pigmento di melanina eliminano le altre lunghezze d’onda, collaborando per creare l’effetto desiderato.
Vantaggi mimetici della colorazione
Dean ha suggerito che questa affascinante colorazione blu potrebbe offrire vantaggi mimetici alle razze. In acqua, il blu penetra più in profondità di qualsiasi altro colore, aiutando gli animali a mimetizzarsi con l’ambiente circostante. Le macchie blu brillanti delle razze non cambiano con l’angolo di osservazione, il che potrebbe essere vantaggioso per la mimetizzazione mentre nuotano o manovrano rapidamente.
Le implicazioni di questa scoperta vanno oltre la comprensione del colore delle razze. I ricercatori stanno esplorando possibili applicazioni per sviluppare materiali colorati senza pigmenti bio-ispirati. Collaborazioni con altri scienziati mirano a creare sistemi biomimetici flessibili strutturalmente colorati, ispirati alla morbida natura della pelle delle razze. Questi sistemi potrebbero essere utilizzati in tessuti, display flessibili, schermi e sensori, offrendo colori sicuri e privi di sostanze chimiche.
