Команда исследователей из Университета Дьюка, Музея естественной истории в Лондоне, Смитсоновского национального музея естественной истории и Исследовательского института залива Монтерей (Monterey Bay Aquarium Research Institute) обнаружила на дне Мексиканского залива глубоководных рыб с рекордно черной окраской. Их тело отражает лишь 0,044 % падающего на них света, тогда как обычный лист черной бумаги отражает до 10 % света, черный уголь — около 4 %.
Для глубоководных рыб черный цвет служит средством маскировки, и чем чернее рыба, тем труднее ее заметить хищнику или добыче. Ученые во главе с Александром Дэвисом (Alexander L. Davis) изучили, как на клеточном уровне достигается максимально возможная чернота таких рыб. Сначала они экспериментально измерили коэффициент отражения световых волн длиной 480 нанометров от кожи рыб, выловленных в Мексиканском заливе и заливе Монтерей. Световые волны именно такой длины достигают глубины, где живут эти рыбы, или же испускаются органами свечения глубоководных животных.
В итоге исследователи обнаружили, что по крайней мере 16 видов глубоководных рыб из семи разных отрядов имеют рекордно низкий коэффициент отражения. Они поглощают более 99,95 % света. Еще у двух видов показатель был немногим хуже — более 99,94 %. Самыми черными оказались удильщики из рода Oneirodes (0,044 % отраженного света с длиной волны 480 нанометров, 0,051 % при длине волны от 350 до 700 нанометров). Потягаться с ними в черноте могут лишь некоторые виды райских птиц. Как показало исследование 2018 года, у пяти видов райских птиц особая структура перьевых бородок приводит к поглощению 99,95 %. Из созданных человеком черных материалов с удильщиками и райскими птицами может сравниться только субстанция из вертикально ориентированных нанотрубок Vantablack (она поглощает 99,965 % света).
Секрет суперчерных глубоководных рыб ученые раскрыли при помощи электронного микроскопа. Как и в случае обычной черной окраски, суперчерный цвет определяется меланосомами — клеточными органами, содержащими пигмент меланин. Но у глубоководных рыб меланосомы упакованы особенно плотно и имеют не округлую, а вытянутую форму, а пигментные клетки образуют непрерывный слой близко к поверхности кожи. В результате попадающие в эти клетки фотоны с наибольшей вероятностью будут поглощены. «По сути, эти рыбы создали сверхэффективную сверхтонкую световую ловушку», — говорит один из авторов работы, зоолог из Смитсоновского национального музея естественной истории Карен Осборн (Karen Osborn).
Эффективность этой ловушки подтвердило компьютерное моделирование. Ученые проверили, сколько света будет отражаться при разной форме и расположении меланосом в клетках, и оказалось, что именно вариант, имеющийся у глубоководных рыб, обеспечивает лучший результат. При этом, судя по данным исследования, этот вариант неоднократно возникал в разных эволюционных ветвях рыб.
Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
