Pourquoi les crevettes nettoyeuses du Pacifique sont si incroyablement blanches

Dans l'océan, la crevette nettoyeuse du Pacifique se démarque de la foule, avec une coloration blanche éclatante sur le dos et ses antennes en forme de moustaches. Une équipe internationale de scientifiques a récemment révélé l'ingénierie biologique complexe derrière ce blanc brillant, publiant leurs découvertes dans la revue Nature Photonics.

Comme son nom l'indique, la crevette nettoyeuse du Pacifique "nettoie" les poissons, mangeant les parasites et les tissus morts de leur peau. La coloration blanche intense du crustacé sert de publicité accrocheuse, attirant les poissons pour participer à ses services de conciergerie mutuellement bénéfiques.

La couleur vibrante de la crevette nettoyeuse du Pacifique est doublement impressionnante étant donné qu'elle se manifeste dans un milieu peu éclairé. L'eau limite considérablement la distance parcourue par les particules de lumière (photons). Dans les 10 premiers mètres, l'eau absorbe plus de 50% de l'énergie lumineuse visible. Au-delà de 200 mètres, il y a rarement une lumière significative du tout.

Les objets apparaissent blancs lorsqu'ils réfléchissent toute la lumière. Mais avec moins de particules de lumière à refléter dans l'océan, il est difficile d'avoir un blanc aussi brillant. Cela signifie que tout ce qui se trouve dans la cuticule (peau) de la crevette nettoyeuse du Pacifique doit être extrêmement réfléchissant.

Il doit également être extrêmement réfringent, c'est-à-dire déformer la lumière. Une blancheur brillante nécessite qu'un objet dévie la lumière beaucoup plus que le milieu dans lequel il existe. L'air n'est pas très réfringent, mais l'eau l'est. C'est pourquoi, lorsque vous immergez un objet blanc dans l'eau, sa couleur s'estompe, apparaissant presque grise.

Pour découvrir le fonctionnement interne de la cuticule blanche de la crevette nettoyeuse du Pacifique, l'équipe de scientifiques - dirigée par le Dr Ben Palmer, professeur adjoint au Département de chimie de l'Université Ben Gourion du Néguev, et son élève, Tali Lemcoff - a utilisé la cryo -La microscopie électronique à balayage. Cela impliquait de congeler les tissus blancs des crevettes, puis de les faire exploser avec des faisceaux d'électrons focalisés. Le bombardement produit des signaux lors de l'interaction avec les atomes de l'échantillon qui peuvent être distillés en une image à l'échelle nanométrique remarquablement nette.

Ce qu'ils ont vu dans ces images était une bio-ingénierie vraiment remarquable. Emballées dans les cellules de la crevette se trouvaient des particules sphériques d'environ 300 nanomètres de large, chacune contenant des piles de molécules organisées en rayons presque comme une bicyclette. Le positionnement surmonte un phénomène appelé encombrement optique, où la réflexion de la lumière diminue lorsque les structures diffusant la lumière sont trop denses. Si vous essayez de diffuser la lumière (créant ainsi du blanc), il est difficile de concevoir un design plus efficace.

"La crevette a surmonté un obstacle apparemment fondamental en optique en créant des particules avec cet arrangement spécial de molécules", a déclaré le Dr Palmer dans un communiqué. "Maintenant, la question est, comment pouvons-nous reproduire cet effet pour créer de nouveaux matériaux que nous pourrions utiliser comme additifs alimentaires dans le pain blanc, ou dans la peinture blanche et d'autres applications ?"

Palmer envisage de remplacer le dioxyde de titane, un agent blanchissant, par un composé organique inspiré de la crevette nettoyeuse du Pacifique. Le dioxyde de titane est utilisé dans une gamme de produits alimentaires, ainsi que dans les cosmétiques et la peinture. En août 2022, il a été interdit dans l'Union européenne par crainte qu'il ne cause le cancer, mais la FDA l'autorise toujours aux États-Unis. Des preuves scientifiques suggèrent que le dioxyde de titane ne pose aucun problème aux quantités extrêmement faibles auxquelles il est utilisé.

Diederik S. Wiersma, physicien spécialisé en spectroscopie à l'Université de Florence, a proposé une autre utilisation potentielle dans un point de vue publié parallèlement à l'étude récente.

"On pourrait imaginer développer une nouvelle crème solaire pour l'homme qui protège la peau des rayons UV tout en procurant un effet rafraîchissant agréable."