מדוע לא דוהה צבע נוצותיהן של הציפורים

ציפורים עושות שימוש בשינויים מתוחכמים במיוחד במבנה הנוצות שלהן על מנת ליצור מעטה מרובה-צבעים, זאת בעזרת תהליך שיוכל לסלול את הדרך לפיתוח צבעים וחומרי צבע לבגדים שלא ידהו לעולם.

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
ציפורים עושות שימוש בשינויים מתוחכמים במיוחד במבנה הנוצות שלהן על מנת ליצור מעטה מרובה-צבעים, זאת בעזרת תהליך שיוכל לסלול את הדרך לפיתוח צבעים וחומרי צבע לבגדים שלא ידהו לעולם.
חוקרים מאוניברסיטת שפילד השתמשו בשיטה של קרני-רנטגן על מנת לבחון את הנוצות הכחולות והלבנות של הציפור עורבני, ומצאו כי הציפורים מפגינות רמת בקרה ותחכום מפתיעה ביצירת צבעי הנוצות שלהן. במקום להשתמש בצבענים ובחומרי צביעה שעלולים לדהות עם הזמן, הציפורים משתמשות בשינויים מבוקרים היטב בננו-מבנים על מנת ליצור את הנוצות הצבעוניות והססגוניות שלהן – מה שמאפשר לציפורים לזהות אחת את רעותה. העורבני מסוגל להתאים את הצבעים השונים הללו לאורכה של נוצה פרטנית – הישג המקביל למצב שבו מתקיימים צבעים שונים לאורכה של שיערה אנושית אחת. הנוצה של העורבני, שצבעה משתרע מתת-סגול ועד כחול ולבן, מורכבת מחומר קרטיני ספוגי המכיל בתוכו ננו-מבנים, אותו חומר (קרטין) ממנו עשויות השערות והציפורניים של בני-אדם.

החוקרים מצאו כי העורבני מסוגל להפגין בקרה מדהימה באשר לגודל החרירים בתוך מבנה ספוגי זה, ואפילו לקבע אותם בגדלים מוגדרים, גדלים האחראים לצבע המשתקף מהנוצה. זאת לאור העובדה כי כאשר אור פוגע בנוצה הגודל של חרירים אלו קובע את כמות האור שתפוזר החוצה, ולפיכך את הצבע הנראה בעינינו. כתוצאה מכך, חרירים גדולים יותר משמעותם החזרת אור בטווח רחב יותר של אורכי-גל, מה שיוצר את הצבע הלבן. בניגוד לכך, מבנה זעיר ודחוס יותר, מוליד את הצבע כחול. אם הצבעים היו עשויים מצבענים שמקורם בתזונה של הציפור, הרי שצבע הנוצה היה דוהה עם הזמן. אולם, לאור העובדה שהטבע פיתח דרך ליצור את הצבעים בעזרת שינויים מבניים, הרי שכל ננו-מבנה ישמור על שלמותו, עובדה המסבירה מדוע הצבע של נוצות הציפור לא דוהה מעולם. בניגוד לכך, צבע שיערם של בני האדם מורכב מצבענים, שהם חומרי צביעה שעם הזמן הולכים ודוהים. ממצאי המחקר פורסם בכתב-העת המדעי Scientific Reports.

מסביר אחד מהחוקרים: “הסברה הרווחת הייתה כי הבקרה על האור תוך שימוש בחומרים באופן כזה תידרש למבנים מדויקים ונשלטים ברמה גבוהה במיוחד, זאת יחד עם מספר רב של שלבי עיבוד שונים, אולם – אם הטבע מסוגל להשתמש בחומר כזה עבור הציפורים, אז אנו צריכים להיות מסוגלים לעשות אותו הדבר גם באופן סינתטי”. מוסיף החוקר: “תגלית זו משמעותה כי בעתיד נוכל ליצור באופן סינתטי ציפויים צבעוניים וחומרים אחרים שיהיו יציבים לאורך זמן רב. מצאנו כיצד בדיוק לעשות זאת – על ידי שינוי הגודל והדחיסות של החרירים במבנים דמויי-ספוג. טכנולוגיות קיימות לא מסוגלות ליצור צבעים בעלי רמת בקרה ודיוק כה גבוהים – בתעשייה עדיין משתמשים בחומרי צביעה ובצבענים. עכשיו, לאחר שלמדנו כיצד הטבע מבצע זאת, נוכל להתחיל לפתח חומרים חדשים, למשל בגדים וצבעים, תוך ניצול הגישה הזו של שינויים קטנים בננו-מבנים. כלומר, אם נייצר חולצה אדומה בשיטה זו, הרי שהצבע שלה יישאר קבוע ולא ידהה לאחר הכביסות והשטיפות המרובות”.

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר