Найдены водоросли с "опаловыми" свойствами

Драгоценный и полудрагоценный опал тысячелетиями ценится, в первую очередь, за удивительные переливы. За счёт уникальной структуры и люминесцентных свойств этот минералоид (аморфный кремнезём) способен блестеть самыми различными цветами, а для благородных опалов характерен радужный перелив – опалесценция.

Вид Cystoseira tamariscifolia, больше известный как "радужные водоросли", обладает уникальными "опаловыми" свойствами, но проявляются они только при низком освещении. Фото Lopez-Garcia et al./Science Advances.

Но, как выяснилось, не только минералы могут образовывать такие мерцающие структуры. Команда из Университета Бристоля (Великобритания) обнаружила необычные "опаловые" водоросли.

Речь идёт о виде Cystoseira tamariscifolia из класса бурых водорослей. Впрочем, этот вид больше известен как "радужные водоросли". Они встречаются на побережье Великобритании и других стран Европы.

Во время отлива, оказываясь под солнечными лучами, эти водоросли приобретают неприметный тёмно-оливковый цвет, зато по время прилива, находясь в толще воды, где свет уже не столь яркий, они начинают переливаться различными сине-зелёными оттенками.

Как выяснилось, обеспечивается такое явление за счёт крошечных внутриклеточных сфер, заполненных липидами. Эти своеобразные микрокапсулы контролируют отражение света от клеток, наполненных хлоропластами – зелёными органеллами, содержащими хлорофилл и отвечающими за фотосинтез.

Наносферы, которые собираются в упорядоченные светоотражающие структуры, представляют собой крошечные капельки липидов.
Фото Lopez-Garcia et al./Science Advances.

Но на этом сюрпризы не заканчиваются: при более тщательном изучении водорослей специалисты обнаружили, что те способны "включать" и "выключать" самосборку, создавая структуры, реагирующие на солнечный свет и очень напоминающие опалы.

Если говорить о минералах, подобные структуры возникают из наноразмерных сфер, которые плотно и регулярно "упакованы" и имеют характерные оптические свойства – отражают волны света различных длин, поясняют исследователи. При этом опалесценцию обеспечивают стеклянные структуры, сформированные глубоко в недрах земли из кремнезёма, поясняют авторы.

У C. tamariscifolia по сути наблюдается то же самое, с той лишь разницей, что их наносферы представляют собой крошечные капельки липидов, производимых самой водорослью. Из них получается что-то вроде природных фотонных кристаллов.

Руководители исследовательской группы Хизер Уитни (Heather Whitney) и Рут Олтон (Ruth Oulton) признаются, что не могут пока что понять, каким образом запускается самосборка липидных сфер в упорядоченные структуры, которые реагируют на солнечный свет и создают "опаловые" переливы.

Ещё более любопытно, что C. tamariscifolia может осуществлять динамичную самосборку межклеточных фотонных кристаллов в течение нескольких часов. Когда водоросль находится под водой, при неярком освещении, из разрозненного состояния наносферы постепенно выстраиваются в упорядоченную "опаловую" структуру, то есть отражающую свет.

Авторы отмечают, что теперь крайне важно понять, какие же механизмы лежат в основе такой необычной способности. Это открытие можно использовать при создании биоразлагаемых упаковочных материалов, а также более эффективных солнечных батарей.

Научная статья с более подробным описанием работы была опубликована в издании Science Advances.