Las plumas de los pájaros azules del este producen colores vívidos no iridiscentes utilizando nanoestructuras casi ordenadas autoensambladas.
Introducción
Pocos colores en el mundo animal son tan uniformes e impresionantes como el azul vivo del azulejo del este (sialia sialius). Es difícil imaginar que un tono tan destacado no se deba a la absorción normal de la luz que produce el color, sino a la forma de estructuras desordenadas ultra diminutas dentro de las púas de las plumas del ave. Estas formaciones a nanoescala se doblan y hacen rebotar diferentes longitudes de onda de luz de diferentes maneras.
La estrategia
Las púas son las frondas individuales en forma de peine que se extienden desde el centro rígido de una pluma y luego se unen para formar la veleta. Mirando muy de cerca las partes azules de las plumas de los pájaros azules, los científicos han descubierto que las púas están hechas de largas hebras de un llamados β-queratina enredados, con aire en el medio. Los enredos dispersan las diferentes longitudes de onda de la luz entrante de manera uniforme, creando un solo color que se ve igual desde cualquier ángulo que se mire. Esto es diferente de la luz iridiscente, que se produce cuando la luz se refleja de manera desigual en diferentes direcciones. La iridiscencia hace que el color cambie según la dirección desde la que lo mire el observador (piense en las plumas de un pavo real o un grackle).
El azul brillante de un pájaro azul del este proviene de formaciones a nanoescala dentro de las púas de las plumas.
Las nanoestructuras que ayudan a crear el azul de las plumas de los pájaros azules son muy similares a la forma que toman las moléculas grandes cuando se separan de un solvente, un proceso similar a cómo el aceite forma esferas cuando se mezcla con agua y luego se deja sedimentar. De hecho, los científicos creen que la configuración surge durante el desarrollo de la pluma exactamente de esta manera.
Primero, las células producen β-queratina. Luego, la β-queratina forma una cadena larga, lo que hace que comience a separarse de una manera que refleja la forma en que las moléculas se separan de un solvente. Luego, en un cierto punto determinado genéticamente, las moléculas comienzan a unirse entre sí de una manera que hace que la separación se detenga. Exactamente cuando el proceso se detiene determina el color producido.
La configuración que acaban adoptando las moléculas es fácil de conseguir porque es la forma que la química y la física dictan para la situación. En el caso del pájaro azul del este, también hace que las ondas de luz se doblen y se dispersen de una manera que hace que el asombroso “azul pájaro azul” se refleje en los ojos del observador. Si el observador es un pájaro azul del sexo opuesto y la configuración es perfecta para el ojo de ese pájaro, los dos pueden aparearse y transmitir los genes que regulan este proceso, asegurando que dure por otra generación.
Las nanoestructuras que ayudan a crear el azul de las plumas de los pájaros azules son muy similares a la forma que toman las moléculas grandes cuando se separan de un solvente, un proceso similar a cómo el aceite forma esferas cuando se mezcla con agua y luego se deja sedimentar.
Las posibilidades
Este enfoque llamado "estructural" para crear color a través de la configuración de moléculas en lugar de mediante el uso de pigmentos proporciona inspiración para el desarrollo de pinturas vívidas, más sostenibles y resistentes a la decoloración. Las lecciones aprendidas sobre cómo dirigir el flujo de ondas de luz también podrían usarse para mejorar las células solares fotovoltaicas y las tecnologías de luz como el láser.
Más allá de eso, una lección más amplia viene en forma de cómo pensar acerca de la resolución de problemas. Podría valer la pena reflexionar sobre los principios físicos y químicos generales (gravedad, entropía, atracción magnética, etc.) y considerar cómo podrían ser útiles para lograr un fin. Los diseños basados en leyes universales y aprovechando las mismas pueden ser mucho más eficientes y compatibles con los seres vivos que aquellos que ignoran las leyes básicas de la naturaleza.
