En el fondo del océano, donde la luz solar apenas llega, los científicos del Smithsonian y un equipo de colaboradores han descubierto uno de los materiales más negros conocidos: la piel de ciertos peces. Estos peces ultra negros absorben la luz de manera tan eficiente que incluso con luz brillante parecen siluetas sin características perceptibles. En la oscuridad del océano, incluso rodeados de luz bioluminiscente, desaparecen. Literalmente.
Las conclusiones de la investigación se acaban de publicar en « Current Biology». Un equipo de científicos dirigido por la zoóloga del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, Karen Osborn, junto con el biólogo de la Universidad de Duke, Sönke Johnsen, explican cómo la disposición única de gránulos llenos de pigmento permite que algunos peces absorban casi toda la luz que llega su piel, de modo que tan solo el 0,05% se refleja. Imitar esta estrategia podría ayudar a los ingenieros a desarrollar materiales ultra negros menos costosos, flexibles y más duraderos para su uso en tecnología óptica, como telescopios y cámaras, o incluso para camuflaje.
Osborn se interesó por primera vez en la piel de los peces cuando trató de fotografiar algunos peces negros llamativos que ella y sus colegas atraparon en las redes de arrastre utilizadas para estudiar las profundidades del mar. Pero a pesar de utilizar sofisticados equipos con la última tecnología, no llegaban a captar ningún detalle de estos peces. «No importaba cómo configurabas la cámara o la iluminación, simplemente absorbían toda la luz», explica Osborn en un comunicado.
Cuestión de supervivencia
Mediciones en el laboratorio confirmaron por qué las cámaras no podían capturar sus características: muchos de los peces negros encontrados en las profundidades del mar absorbieron más del 99,5% de la luz por la piel. Eso significa que son ultra negros: más negros que el papel negro, más negros que la cinta aislante, más negros que un neumático nuevo. Y en el mar profundo y oscuro, donde un solo fotón de luz es suficiente para atraer la atención, esa negrura intensa puede mejorar las posibilidades de supervivencia de forma increíble.
Debido a que la luz solar no alcanza más de un par de cientos de metros debajo de la superficie del océano, la mayoría de las criaturas de aguas profundas producen su propia luz, llamada bioluminiscencia. Los resplandores bioluminiscentes se utilizan para atraer parejas, distraer a los depredadores y atraer a las presas. También pueden exponer a los animales cercanos, frustrando el enfoque sigiloso de un depredador o alumbrando a una presa potencial, a menos que esos animales tengan el camuflaje adecuado.
La absorción de luz casi completa de los peces ultra negros depende de la melanina, el mismo pigmento que colorea y protege la piel humana de la luz solar. Osborn y sus colegas descubrieron que este pigmento no solo es abundante en la piel de los peces ultra negros, sino que se distribuye de una manera única. Los compartimentos celulares llenos de pigmento llamados melanosomas están densamente empaquetados en células de pigmento y estas células están dispuestas muy cerca de la superficie de la piel del pez en una capa continua. El tamaño, la forma y la disposición de los melanosomas hacen que dirijan cualquier luz que no absorban inmediatamente hacia los melanosomas vecinos dentro de la célula, que luego absorben la luz restante.
«Efectivamente, lo que han hecho es hacer una trampa de luz súper eficiente y súper delgada», afirma Osborn. «La luz no se recupera; la luz no pasa. Simplemente entra en esta capa, y se ha ido».
«Estas estructuras que contienen pigmentos están empaquetadas en las células de la piel como una pequeña máquina de chicles, donde todas las chicles son del tamaño y forma adecuados para atrapar la luz dentro de la máquina», agrega Alexander Davis, coautor del estudio. y estudiante de doctorado en biología en la Universidad de Duke.
Los peces ultranegros no son los únicos
Estos peces no son los únicos animales que atrapan suficiente luz para producir una superficie ultra negra. Se han encontrado plumas y escamas ultra negras en algunas aves y algunas mariposas, donde contrastan con regiones de colores brillantes, haciendo que los colores parezcan más vibrantes. Esos animales producen el efecto al combinar una capa de melanina con estructuras que capturan la luz, como pequeños tubos o cajas. En el mar profundo con recursos limitados, los peces ultra negros parecen haber desarrollado un sistema más eficiente, dijo Osborn. «Este es el único sistema que conocemos que utiliza el pigmento en sí mismo para controlar cualquier luz inicialmente no absorbida». Esta ultranegritud basada en melanosomas parece ser una estrategia común en las profundidades del mar: Osborn y su equipo encontraron los mismos patrones distintos de pigmento en 16 especies de peces relacionados de forma distante.
La adopción de esta estrategia de diseño eficiente podría mejorar la fabricación de materiales ultra negros, que actualmente usan un sistema más parecido a la que se encuentra en las aves y mariposas ultra negras, dijo Osborn. Tales materiales, buscados para equipos ópticos sensibles, son actualmente extremadamente delicados y costosos de producir. «En lugar de construir algún tipo de estructura que atrape la luz, si hicieras que el pigmento absorbente tuviera el tamaño y la forma correctos, podrías lograr la misma absorción potencialmente mucho más barata y hacer que el material sea mucho menos frágil».
