Reflecterend eiwit van inktvis biedt inspiratie voor nano-optiek

Een in de wateren rond Hawaii voorkomende pijlinktvis beschikt aan zijn onderkant over een eigen zaklamp waarvan het licht naar beneden gericht wordt met behulp van reflecterend weefsel. Dat dankt zijn spiegelende eigenschappen aan kleine plaatjes die bestaan uit een tot nu onbekend eiwit dat door zijn ontdekkers reflectine is gedoopt. Bestudering van dit soort natuurlijke structuren biedt onderzoekers inspiratie voor het ontwerp van optische elementen die het mogelijk maken om op allerlei nieuwe manieren licht te manipuleren (Science, 9 jan).

De pijlinktvis Euprymna scolopes gebruikt zijn inwendige lichtbron niet alleen om beter voedsel op te kunnen sporen, maar ook om zijn eigen schaduw op de zeebodem wat minder opvallend te maken, zodat hij minder zichtbaar is voor aanvallers. Het dier dankt zijn lichtbron aan een symbiose met lichtgevende bacteriën. Om het licht zo efficiënt mogelijk te kunnen gebruiken zijn deze omringd met reflecterend weefsel. Dit soort natuurlijke reflectie komt vaker voor in de dierenwereld – bijvoorbeeld in het netvlies van een kat – maar in die gevallen is de weerspiegeling het gevolg van de aanwezigheid van kleine kristalletjes.

Wendy Crookes van de universiteit van Hawaii en haar collega's van de universiteit van Californië in Los Angeles konden echter in de inktvis nergens de purinemoleculen vinden waar deze kristalletjes uit zijn opgebouwd. Zo kwam ze een nieuwe familie van eiwitten op het spoor die in de vorm van kleine plaatjes een gelaagde structuur vormen rond de bacteriële lichtbron en zo het licht heel efficiënt terugkaatsen. De eiwitten hebben een exotische samenstelling: ze bestaan voor meer dan de helft uit vier, betrekkelijk weinig voorkomende aminozuren, terwijl vier heel gewone aminozuren er juist helemaal niet in voorkomen.

Er is de laatste jaren veel belangstelling voor natuurlijke structuren die opvallende optische effecten teweeg brengen (zie bijvoorbeeld Nature, 14 augustus 2003). Dieren weten licht op allerlei slimme manieren in te vangen of juist te reflecteren en ook wordt duidelijk waaraan sommige dieren hun kleurenpracht ontlenen. De verwachting is dat inzicht in deze evolutionaire oplossingen in de toekomst op de natuur geïnspireerde producten en materialen zal opleveren, zoals anti-reflectie coatings, lichtvezels en pigmenten.