防走失，电梯直达清静 岛报人刘亚东A
泉源 ：知识分子作者：宋宇铮蓝翅叶鹎的蓝绿色羽毛由结构色发生。｜Wulong Tommy说到人体的色素，我们最熟悉的就是玄色素了，它赋予我们的皮肤、头发和眼睛以棕色、红褐色等差异颜色。玄色素的色调相当有限，以是 想要获得其他色彩，人就要染发、纹身。可是我们知道，动物王国还拥有无数极其绚烂的漂亮 生物，好比鸟类中的孔雀、绯红金刚鹦鹉、巨嘴鸟，爬行类的豹变色龙，尚有 水里的小丑鱼、蓝环章鱼等。巨嘴鸟、豹变色龙、小丑鱼｜泉源 ：维基百科它们是怎样 获得云云 漂亮 的色彩呢？谜底 不是色素，而是一种更为神奇的结构色。自然界的色彩从那里 来？我们在自然界看到的许多颜色，特殊 是植物界的色彩，都由色素发生。色素能反射一部门光，同时吸收其余颜色的光，好比，叶片中的叶绿素会反射光谱的绿色部门，并吸收波长较长的红光、黄光，以及波长较短的蓝光，效果 使得叶片泛起为绿色。植物是生化合成的大师，它们的细胞可以配制出多种色素，然而，动物却基本上失去了制造大部门色素的代谢途径，主要拥有的只有单调的玄色素。无论是为了在情形 中更好地伪装、御敌，照旧要把自己装饰得漂亮一些，在求偶时展现自身魅力，动物们都很是起劲 地想要获取五颜六色。一方面，它们从饮食中获取色素。好比鸟类的鲜红色和明黄色主要来自食物中的类胡萝卜素。问题是，虽然天空、湖泊、大海都是蓝色，自然界却很少有蓝色色素可供食用，想要获得蓝色该怎么办？动物们坚决另辟蹊径，进化出高明的光学“特技”，以差异方式制造出了蓝色（和一些绿色）。这就是所谓的结构色。结构色：让蓝色成为可能结构色的原理与色素类似，也是反射特定波长的光，同时吸收其余颜色的光。差异的是，结构色的神秘 隐藏在动物羽毛、鳞片、毛发和皮肤的微末之处。动物身体这些部位的纳米结构由于与光的波长相当，可以使差异颜色的光发生差异水平的散射，散射光波相互作用，增强某些颜色，并抵消其他颜色，最终泛起出特定色彩。好比，大蓝闪蝶具有令人赞叹 的蓝色虹彩，是由于 其同党 鳞片中的纳米级凹槽结构使蓝光发生衍射和反射，同时吸收掉了光谱的其余部门。大蓝闪蝶令人赞叹 的蓝色虹彩（上）源于同党 鳞片中的纳米结构（下）。｜泉源 ：muffinman71xx; Jiri Hodecek结构色除了泛起出特定颜色，通常还具有虹彩般的闪亮视觉效果。这是由于 从微结构顶部反射的光与从底部反射的光可能相位差异，从差异角度视察时，就会发生明暗或色调转变 。除了蝴蝶，其他动物也在用种种方式实现自身的结构色。一种叫做青线笠螺的软体动物，螺壳外貌透明的碳酸钙晶体会排列成多重微观层片，每层的厚度恰到利益（100 纳米），使得蓝光以外的所有光波相互抵消，从而发生奇异 的亮蓝色条纹。青线笠螺奇异 的蓝色条纹（左）来自壳中透明碳酸钙晶体的分层排列（右）。｜泉源 ：johndal; Ling Li章鱼和其他头足类动物能够掌握变色术，靠的是皮肤中一些色素细胞含有的反射卵白层，它们可以迅速从有序状态转变为无序状态。通过让反射卵白层变厚或者变薄，就可以反射差异波长的光，从而实现变色。鸟类具有亮蓝色羽毛，靠的也是结构色。科学家发现，在高放大倍数下，羽毛的彩色羽支泛起出泡沫结构：小而匀称 的气泡悬浮在 β-角卵白中，相邻气泡散射出的光相互作用，由于 气泡的尺寸恰到利益，以是 会发生蓝色、绿松石色或紫外光色。研究批注 ，在发育中的鸟类羽毛细胞内，β-角卵白一最先 漫衍在充满水的细胞质中。细胞中的化学转变 导致 β-角卵白和水自觉 疏散，并形成球形水滴。之后细胞殒命 ，水滴蒸发，原来占有 的空间形成微型气泡，反射特定波长的光。这个历程就像是打开一瓶啤酒，突然间，消融 在液体中的二氧化碳凝聚成气泡，气泡长到一定巨细后漂浮起来。鸟羽的泡沫结构看起来正像啤酒上层的泡沫。东南亚蓝翅叶鹎（题图）的羽支由多孔螺旋曲面结构自组织生长发生，它们依附 这样完善 有序的气泡晶体获得了闪亮的蓝色肩羽。｜泉源 ：Vinodkumar Saranathan; Mersus透明是最终 的伪装大多数蝴蝶的同党 都有鲜艳醒目的色彩，但在中美洲的热带雨林里生在世一种透翅蝶，它们同党 的绝大部门像玻璃一样透明。在自然界，透明是一种最终 的伪装，可以轻松融入任何配景。只要透翅蝶悄悄 待着，依赖动态视觉的两栖类捕猎者就会对它们置若罔闻 。透翅蝶同党 的绝大部门像玻璃一样透明，是一种绝妙的伪装。｜泉源 ：David Tiller要实现透明，也需要调整同党 的微观结构，不外这次是为了使光线的散射和反射最小化。透翅蝶是怎样 实现完善 隐身的呢？直到今年5月，研究职员 才展现 了其中神秘 ，并将效果 揭晓 在《实验生物学杂志》上。他们发现，在显微镜下，透翅蝶同党 的玄色边缘密密麻麻充满了扁平叶状鳞片，中央 的透明区域则是希罕 的鬃毛状鳞片，允许光最洪流平地透过。不外，若是 透明区域完全平展 ，光线在空气和同党 的接壤处很容易发生反射。透翅蝶巧妙地在同党 的透明区域笼罩了一层蜡质结构，外貌凹凸不平，让空气和同党 间的光学性子 逐渐改变，最终保证尽可能多的光线通过，只反射约莫2%的光。透翅蝶同党 的玄色边缘与透明区域的交叠处（左）有两种鳞片：透明区域是希罕 的鬃毛状鳞片（中），玄色边缘则包罗重叠的叶状鳞片（右）。（图中颜色为伪色）｜泉源 ：A. POMERANTZ /ET AL/JEB/ 2021人类工程师经常需要细密 的设计来制造种种质料，但漫长的自然演化让动物们轻松就可以实现种种精妙的结构，这对于我们无疑很是有启发性。好比，蝴蝶同党 上的纳米级凹槽结构，为制造暗场成像显微镜的质料提供了灵感。而为了用光纤更有用 地传输蓝光，我们可以用鸟类羽毛上发现的蓝光反射质料作为光纤电缆的内衬，确保蓝色光子不会逸出。我们或许早已习惯这个五彩斑斓的天下 ，但要完全弄清晰 自然的色彩从何而来，经常需要深入纳米尺度的微观天下 ，揭开隐藏的神秘 。参考链接：[1]https://www.quantamagazine.org/how-blue-animals-color-themselves-with-nanostructures-20210616/
[2]https://www.sciencenews.org/article/new-images-how-glasswing-butterflies-wings-transparent