Ngisi kwa muda mrefu wamekuwa chanzo cha kuvutia kwa wanadamu, wakitoa mambo ya hadithi, ushirikina na hadithi. Na haishangazi—mwonekano wao usio wa kawaida na akili ya ajabu, ustadi wao wa bahari ya wazi unaweza kuhamasisha hofu kwa wale wanaowaona.

Hadithi kando, ngisi wanaendelea kuwavutia watu leo—watu kama Chuo Kikuu cha California, Santa Barbara, profesa Daniel Morse—kwa sababu sawa, ingawa za kisayansi zaidi. Baada ya kubadilika kwa mamia ya mamilioni ya miaka kuwinda, kuwasiliana, kukwepa wanyama wanaowinda wanyama wengine na kujamiiana katika eneo kubwa, mara nyingi lisilo na sifa za maji wazi, ngisi wameunda ngozi ya kisasa zaidi katika ufalme wa wanyama.

"Kwa karne nyingi, watu wameshangazwa na uwezo wa ngisi kubadilisha rangi na mifumo ya ngozi zao—ambayo hufanya kwa uzuri—kwa kuficha na mawasiliano ya chini ya maji, kuashiriahadi kwa kila mmoja na kwa spishi nyingine kujiepusha, au kama kivutio cha kupandisha na aina nyingine za kuashiria," alisema Dk. Morse, Profesa Mashuhuri Mstaafu wa Biokemia na Jenetiki ya Masi.

Kama binamu zao wa cephalopod pweza na cuttlefish, ngisi wana seli maalum zilizojaa rangi zinazoitwa chromatophores ambazo hupanuka ili kuziweka kwenye mwanga, na kusababisha vivuli anuwai vya rangi ya rangi. Ya kupendeza sana kwa Dk. Morse, hata hivyo, ni uwezo wa ngisi kung'aa na kumeta, kuonyesha rangi tofauti na kuvunja mwanga juu ya ngozi zao. Ni athari ambayo inadhaniwa kuiga mwanga wa bahari ya juu—kipengele pekee katika mandhari ya bahari iliyo kali. Kwa kuelewa jinsi ngisi wanavyoweza kufifia hata katika asili iliyo wazi zaidi—au kujitokeza—inaweza kuwezekana kutoa nyenzo zilizo na sifa sawa, nyepesi za kurekebisha kwa matumizi mbalimbali.

Dk. Morse amekuwa akifanya kazi ya kufungua siri ya ngozi ya ngisi kwa muongo mmoja uliopita, na kwa msaada kutoka kwa Ofisi ya Utafiti wa Jeshi na utafiti uliochapishwa katika jarida la Applied Physics Letters, yeye na mwandishi mwenza Esther Taxon wanakaribia zaidi kufunua mifumo changamano ambayo ni msingi wa ngozi ya ngisi.

Utaratibu wa kifahari

"Tulichogundua ni kwamba sio tu ngisi anaweza kurekebisha rangi ya nuru inayoonyeshwa, lakini pia mwangaza wake," Dk. Morse alisema. Utafiti ulikuwa umegundua kuwa protini fulani zinazoitwa reflectins ziliwajibika kwa iridescence, lakini uwezo wa ngisi kurekebisha mwangaza wa mwangaza ulioakisiwa bado ulikuwa jambo la siri, alisema.

Utafiti wa awali wa Dk. Morse ulikuwa umegundua mifumo ya seli zinazoakisi mwanga katika ngozi ya ngisi wa pwani ya opalescent inaweza kuchukua karibu kila rangi ya upinde wa mvua. Inatokea kwa utando wa seli, ambapo hujikunja katika miundo ya microscopic kama accordion inayoitwa lamellae, na kutengeneza grooves ndogo.

"Miundo hiyo midogo ya groove ni kama ile tunayoona kwenye upande wa kuchonga wa diski ndogo," Dk. Morse alisema. Rangi iliyoonyeshwa inategemea upana wa groove, ambayo inalingana na urefu fulani wa mawimbi ya mwanga. Katika seli za ngisi zinazoakisi mwanga, lamellae hizi zina kipengele cha ziada cha kuweza kubadilika umbo, kupanua na kupungua.

Mwanga kwa kasi ya mawazo

Yote huanza na ishara, mapigo ya neuronal kutoka kwa ubongo wa ngisi.

"Reflectins kawaida huchajiwa chanya," Dk Morse alisema juu ya protini za iridescent, ambazo, wakati hazijaamilishwa, zinaonekana kama kamba ya shanga. Malipo yao sawa yanamaanisha kuwa wanafukuzana.

Lakini hiyo inaweza kubadilika wakati ishara ya neva inasababisha akisi kufunga vikundi vya phosphate vilivyochajiwa hasi ambavyo hupunguza malipo chanya. Bila kuchukizwa kuweka protini katika hali yao ya machafuko, hukunja na kuvutiana, kujilimbikiza katika mikusanyiko michache, kubwa zaidi kwenye lamellae.

Mikusanyiko hii hutoa shinikizo kwenye lamellae, ikitoa maji nje ya seli.

"Maji hutolewa nje ya muundo unaofanana na accordion, na hiyo huangusha accordion ili unene wa nafasi kati ya mikunjo upunguzwe, na hiyo ni kama kuleta grooves ya diski ndogo karibu pamoja," Dk. Morse alielezea. "Kwa hivyo mwanga unaoakisiwa unaweza kubadilika hatua kwa hatua kutoka nyekundu hadi kijani hadi bluu."

Wakati huo huo, kuanguka kwa membrane huzingatia reflectins, kukuza mwangaza.

"Ni njia ya busara sana, isiyo ya moja kwa moja ya kubadilisha rangi na mwangaza," Dk. Morse alisema.

Kubuni Nyenzo za "Tunable"

Uwepo wa membrane inaweza kuwa kiungo muhimu kwa maendeleo ya filamu nyembamba zilizoongozwa na bio.

"Ugunduzi huu wa jukumu muhimu la utando katika kurekebisha mwangaza... una athari za kuvutia kwa muundo wa vifaa vya siku zijazo... vifaa na mipako yenye mali ya macho inayoweza kurekebishwa ambayo inaweza kulinda askari na vifaa vyao," alisema Stephanie McElhinny, meneja wa programu katika Ofisi ya Utafiti wa Jeshi, sehemu ya Maabara ya Utafiti wa Jeshi la Jeshi la Merika.

Dk. Morse anashirikiana na wenzake wa uhandisi kuchunguza uwezekano wa filamu nyembamba zaidi inayofanana na ngisi. "Ikiwa tunataka kunasa nguvu ya kibaolojia, lazima tujumuishe aina fulani ya uzio unaofanana na utando ili kuruhusu urekebishaji wa mwangaza."