Антибликовое покрытие из белка и воска
Глаза многих насекомых, в том числе плодовой мушки (дрозофилы), покрыты тонким прозрачным слоем, состоящим из крошечных выступов с антибликовыми и антиадгезионными свойствами. Такое покрытие защищает глаза насекомых от мельчайших пылинок и сводит на нет отражение света.
Команда исследователей из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), Женевского и Лозаннского университетов, а также Швейцарской высшей технической школы Цюриха изучила наноструктуры, покрывающие роговицу глаз у мух дрозофил и выяснила, что покрытие состоит из двух компонентов: протеина ретинин и роговичного воска. А антибликовые и антиадгезионные свойства покрытия определяются его строением. Ретинин и роговичный воск автоматически генерируют регулярную сеть выростов при формировании нанослоя.
Этот самоорганизующийся процесс смоделировал английский математик Алан Тьюринг в своём труде «Химические основы морфогенеза» ещё в 1952 году. Согласно его модели, процесс идёт по реакционно-диффузионному механизму, при котором две молекулы автоматически организуются для создания узоров в виде регулярных участков или полос. Одна из молекул служит активатором, запускающим самоорганизацию материи, другая действует как ингибитор процесса. По такому же принципу формируются, например, пятна на шкуре зебры или леопарда. Подобные структуры получили название «узоры Тьюринга».
В случае антибликовых покрытий на роговице глаз насекомых, как установили авторы исследования, активатором служит ретинин: этот исходно неструктурированный белок образует глобулярную структуру при контакте с роговичными восками и начинает формировать узор. Воск же играет роль ингибитора. «Силовая» игра между этими двумя компонентами приводит к образованию нанопокрытия с сетью выступов. Таким образом, запуск структурирования белка — важный молекулярный процесс в механизме самоорганизации по модели Тьюринга.