Пір'я павичів перетворило світло на лазерний промінь. Такі лазери допоможуть медикам розгледіти дрібні деталі тканин

29 липня 2025 р. 16:38

29 липня 2025 р. 16:38

У пір’ї павичів уперше серед тварин знайшли структури, здатні створювати лазерні промені після обробки здатним до випромінювання світла барвником. Оскільки ці структури не беруть участі у створенні забарвлення птахів, науковці поки не впевнені, яке значення вони мають для павичів. Однак такі біологічні лазери можуть знайти застосування для виявлення дрібних структур в організмі, наприклад проявів хвороб у тканинах. Дослідження опублікували в журналі Scientific Reports .

Пір'я павичів перетворило світло на лазерний промінь. Такі лазери допоможуть медикам розгледіти дрібні деталі тканин. Jorge Salvador / Unsplash

Чим науковців цікавлять біологічні лазери?

Дослідники й раніше виявляли в живій природі лазерне випромінювання, навіть у людських тканинах . Однак це було випадкове випромінювання, яке не потребує порожнин для фокусування та підсилення лазерного променя, а натомість виникає через розсіювання та накладання світлових хвиль під час їх руху між частинками. За таким лазерним випромінюванням поки неможливо відстежувати, наприклад, зміни в структурі клітин під час перетворення їх на ракові, що є одним із напрямків застосування біологічних лазерів.

Пір’я багатьох птахів, зокрема звичайних павичів (Pavo cristatus), уже має власні оптичні системи. Ці структури вловлюють і заломлюють світло різної довжини хвилі, відбиваючи лише якогось конкретного кольору, завдяки чому птахи отримують своє структурне забарвлення . Тому науковці з Флоридського політехнічного університету та Державного університету Янгстауна вирішили перевірити пір’я павичів ще й на здатність фокусувати світло в лазерний пучок.

Як пір’я перетворили на лазер?

Для дослідження використали принцип звичайних лазерів: у них застосовують флуоресцентні барвники, які поглинають світло однієї довжини хвилі та випромінюють іншої. Науковці в кілька шарів вкривали пір’я барвником родаміном, який поглинає зелене світло на довжині хвилі 532 нанометрів. Після цього на оброблені пір’їни посвітили інтенсивним світлом, щоб змусити барвник випромінювати власне світло, а пір’я — фокусувати його в лазерний пучок.

За допомогою приладів науковці зафіксували слабке та невидиме для людського ока випромінювання у зелено-жовтій ділянці спектра — на довжині хвилі 574 і 583 нанометри. Хоча дослідники освітлювали ділянки пера різного кольору — зеленого, жовтого, коричневого — і на різних етапах фарбування, у всіх випадках вони отримували лазери з однаковою довжиною хвилі. Це свідчить про те, що відповідальні за лазерне випромінювання структури не ті самі, що відповідальна за забарвлення птахів. Щоправда, науковці поки не виявили ті структури, які допомагають павичам створювати лазерні промені, як і не знають, чому вони взагалі з’явилися у цих птахів.

Як лазери з пір’я птахів допоможуть у діагностиці хвороб?

Дослідження структур, здатних фокусувати світло в лазерні пучки, допоможе лікарям виявляти крихітні зміни в структурі клітин, які можуть передувати раку чи станам на кшталт хвороби Альцгеймера або Паркінсона, коли всередині клітин накопичуються патологічні білки. Також регулярні структури, які потенційно здатні створювати біологічні лазери, наявні на поверхні вірусів, що може допомогти з їх діагностикою.

Які ще тварини мають незвичне забарвлення

🦀 Подібні структури, здатні фокусувати світло, як відбивачі прожекторів, знайшли у сингапурських крабів — вони можуть використовувати його для спілкування з іншими особинами.

🦋 Структурне забарвлення зустрічається не тільки у яскравих птахів, але й у здатних до маскування метеликів — і вони не втратили цю здатність навіть після смерті.

🐦 А відомі своїм яскравим забарвленням райські птахи виявилися володарями пір’я, що здатне до флуоресценції — поглинання світла однієї довжини хвилі та випромінювання іншої.

Наука