Descubren por qué tienen manchas azules los tiburones y las rayas

Un grupo de investigadores ha desvelado las nanoestructuras responsables de las raras manchas de color azul eléctrico en la raya de arrecife (Taeniura lymma). Este descubrimiento tiene aplicaciones potenciales para el desarrollo de coloración sin productos químicos. Además, el equipo está investigando la coloración azul del tiburón azul (Prionace glauca). Los resultados se han publicado en la revista Advanced Optical Materials.

La coloración de la piel es crucial para la comunicación entre organismos, proporcionando señales visuales esenciales que pueden advertir, atraer o camuflar. Las rayas de cola de cinta presentan llamativas manchas de color azul eléctrico, cuyo origen biológico ha sido un misterio hasta ahora.

«El color azul en la naturaleza suele originarse por nanoestructuras en el tejido, no por pigmentos,» explica Mason Dean, profesor asociado de Anatomía Comparada en la City University de Hong Kong (CityU). «Para comprender el color estructural en los animales, no solo es importante la física óptica, sino también los materiales implicados, cómo se organizan en el tejido y cómo se percibe el color en el entorno del animal. Para resolver este enigma, reunimos un equipo multidisciplinario internacional y hallamos una solución sorprendente y divertida al rompecabezas del color de las mantarrayas».

Los colores estructurales se generan mediante estructuras diminutas que manipulan la luz, en lugar de depender de pigmentos químicos. «Los colores azules son especialmente interesantes porque los pigmentos azules son extremadamente raros y la naturaleza a menudo utiliza nanoestructuras para producir el azul,» comenta Viktoriia Kamska, investigadora posdoctoral en CityU. «Estamos especialmente interesados en las mantarrayas de cola de cinta, ya que su color azul no cambia con el ángulo de visión, a diferencia de otros colores estructurales».

El equipo combinó diversas técnicas para entender la arquitectura de la piel bajo diferentes condiciones naturales. Utilizaron tomografía computarizada (micro-CT), microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM).

«Descubrimos que el color azul es producido por células cutáneas únicas con una disposición tridimensional estable de esferas nanométricas que contienen nanocristales reflectantes», explica Amar Surapaneni, ex posdoctorado en el grupo de Dean y ahora académico visitante en Trinity College Dublin. «El tamaño y espaciamiento de estas nanoestructuras reflejan específicamente las longitudes de onda azules».

La disposición «cuasi ordenada» de las esferas asegura que el color permanezca constante independientemente del ángulo de visión. Además, una capa de melanina debajo de las células de color absorbe otras longitudes de onda, resultando en una piel de azul brillante.

Esta coloración azul puede proporcionar beneficios de camuflaje a las mantarrayas. «En el agua, el azul penetra más profundamente que cualquier otro color, ayudando a los animales a mimetizarse con su entorno,» dice el doctor Dean. «Las manchas de color azul brillante en la piel de las mantarrayas podrían ofrecer ventajas específicas en el camuflaje mientras nadan o maniobran rápidamente».

Las aplicaciones de esta investigación incluyen el desarrollo de materiales de colores sin pigmentos basados en estructuras biológicas. «Estamos buscando colaboraciones para crear sistemas de colores estructurales biomiméticos flexibles para textiles, pantallas y sensores seguros y sin químicos», añade el doctor Dean.

Además, la doctora Kamska y su equipo investigan la coloración azul de otros tiburones y rayas, incluido el tiburón azul. «Aunque se conoce bien al tiburón azul, aún no sabemos cómo se produce su color azul», comenta. «Los resultados preliminares indican que su mecanismo de coloración es diferente al de la raya, y necesitamos explorar múltiples disciplinas en óptica, materiales y ciencia biológica para comprenderlo».