Běloskvoucí chrousti inspirací pro novou generaci bílé barvy

V jihovýchodní Asii žijí chrousti rodu Cyphochilus, (tedy čeleď vrubounovití, Scarabaeidae). A jsou bílí, vlastně bělejší než bílí. Jejich bělost je omračující, alespoň u některých z nich. Bývají bělejší než nejlepší papír, nejspíš bělejší nežli všechno, co jsme zatím dokázali vyrobit. Jejich zbarvení nemá být, doufejme, výsměchem naší neschopnosti při vývoji barev, ale snad funguje jako kamufláž v prostředí se světlými houbami. Naprosto unikátní bělost chroustů přilákala pozornost vědců, kteří studovali jejich pozoruhodné optické vlastnosti.

Živočichové obvykle dělají světlé barvy tak, že mají pigmenty, které absorbují část viditelného světla a odrazí zbytek, který pak našima očima vnímáme jako světlou barvu. S bílou barvou je to ale docela komplikované. Tkáň, která má být bílá, musí odrážet všechny vlnové délky viditelného světla stejně účinně. Bělostní chrousti rodu Cyphochilus a také druhu Lepidiota stigma na to jdou se speciálním uspořádáním husté a komplexní struktury chitinových vláken. Tato vlákna mají v průměru jen pár miliardtin metru a sama o sobě nemají nijak oslnivé optické vlastnosti. Zato dohromady jsou nepřekonatelně běloskvoucí, přírodní výběr se na barvě těchto chroustů doopravdy vyřádil. Je vlastně podivuhodné, že tak bílá barva je vytvářená právě strukturami z chitinu. Až doteď nebylo úplně jasné, jak to funguje. 

Na luxusně bílou barvu chroustů se detailně podívala Silvia Vignolini z Univerzity v Cambridgi s týmem kolegů, včetně odborníků z Evropské laboratoře nelineární spektroskopie v italské Florencii. Studovali, jak se světlo šíří do chitinových šupinek exoskeletu chroustů a kvantitativně měřili, jak se na nich rozptyluje. Nakonec se ukázalo, že rozptylují světlo účinněji, než všechny známé materiály s nízkým indexem lomu. Trik spočívá v jejich uspořádání. Když si Vignoliniová a spol. nasimulovali strukturu z náhodně namíchaných chitinových součástí těchto šupinek, tak výsledek nebyl ani zdaleka tak pěkně bílý.

Vignoliniová přitom není v oboru biologicky inspirovaných technologií žádným nezkušeným nováčkem. V roce 2012 zaujala celý svět popisem prvního známého případu strukturálního zbarvení u rostlin. Tehdy šlo o africkou vytrvalou jednoděložnou bylinu Pollia condensata z čeledi křížatkovitých (Commelinaceae). Její přízračně kovově lesklé plody strčí do kapsy i krásně kovově lesklé tropické babočky rodu Morpho. Používají k tomu struktury z těsně spirálovitě stočených mikrovláken celulózy, které mají v buněčných stěnách vnějších buněk plodů.

Poslední dobou se stále častěji objevují studie, v nichž vědci hledají inspiraci pro nové technologie u podobně pozoruhodných organismů. Pokud jde o bělostné chrousty, podle Vignoliniové se od nich můžeme poučit hned ve dvou věcech. Dozvěděli jsme se, jak lze účinně vylepšit rozptyl záření na určité struktuře úpravou její vnitřní geometrie. A také jsme se poučili, že použití materiálu s vysokým rozptylem světla – jako jsou například částice běžně využívané při výrobě bílé barvy – nemusí být tím nejlepším receptem na ultrabílou barvu.

Tento výzkum, nedávno publikovaný ve volně dostupném online časopisu Scientific Reports, by mohl vést ke spoustě zajímavých aplikací v oblasti výroby papíru, plastů, samozřejmě nejrůznějších barev, ale třeba i displejů nových generací. Koho by napadlo, k čemu mohou být užiteční božsky bílí chrousti?

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

(orig).  Scientific Reports 4: 6075.

(doplň.) University of Cambridge News 15. 8. 2014, Wikipedia (Cyphochilus).