У рака-богомола лучшие в мире глаза

Люди воспринимают удивительный мир цвета, но что, интересно, могут видеть животные? Хорошо известно, что в наших глазах есть три фоторецептора: красный, зеленый и синий. Наше зрение лучше, чем у собак, у которых всего два фоторецептора (зеленый и синий), но гораздо хуже по сравнению со зрением многих птиц, у которых есть четыре фоторецептора: помимо красного, зеленого и синего, у них имеется еще и ультрафиолетовый (УФ) рецептор. Добавление УФ-фоторецептора трудно себе представить, но, если мы рассмотрим зрение беспозвоночных, это результат станет еще более ошеломляющим. У бабочек есть пять фоторецепторов, обеспечивающих им видение в УФ- области и улучшенную способность различать два похожих цвета. У осьминогов нет цветного зрения, но они могут обнаруживать поляризованный свет. Заметим, что для человека это возможно только при наличии соответствующих очков.

Оказывается, что зрение раков-богомолов затмевает все вышеперечисленное (📕Current Biology, 2008). У них имеется до 16 фоторецепторов, и они могут видеть УФ, видимый и поляризованный свет. Фактически, это единственные животные, которые обнаруживают круговой поляризованный свет, а также они могут воспринимать глубину одним глазом и двигать каждым глазом независимо. У раков-богомолов сложные глаза, которые состоят из десятков тысяч т.н. омматидиев - элементов, содержащих кластер фоторецепторных клеток, опорных клеток и пигментных клеток. У видов с потрясающим зрением, гонодактилид и лизиосквиллид, в середине глаза есть шесть рядов модифицированных омматидиев, называемых средней полосой. Каждый ряд специализирован для обнаружения определенных длин волн света или поляризованного света.

Столь удивительное зрение ротоногих вдохновило ученых на создание многослойных наноразмерных фоторецепторов на основе кластеров серебра и пентацена (📕Nature Communications, 2024). Для полученных гетероструктур удалось добиться распознавания кругового поляризованного света. Исследователи считают, что их разработка поможет в создании многозадачных и компактных искусственных зрительных систем будущего.

Зачем раку-богомолу такое шикарное зрение?

Общая структура глаза рака-богомола интригует. Три части каждого глаза смотрят в одну и ту же точку в пространстве. Это приводит к тому, что около 70% глаза фокусируется на узкой полоске в пространстве, и дает им возможность воспринимать глубину всего одним глазом. Чтобы создать изображение с помощью этой полосы, рак-богомол постоянно двигает глазами и сканирует окружающую среду. Здесь полезна способность двигать каждым глазом независимо, и это позволяет раку-богомолу иметь большое поле зрения. Естественно, возникает вопрос: для чего все это?

Известно, что многие животные используют в своей деятельности визуальные сигналы. Например, самки павлинов предпочитают самцов павлинов с большим количеством глазных пятен в их шлейфе, а самцы хамелеонов демонстрируют доминирование, используя более яркие цвета. Поведенческие наблюдения и морфология предполагают, что раки-богомолы также используют свою сложную визуальную систему для общения (📕Cell Reports Physical Science, 2024). Известно, что самцы раков-богомолов исполняют брачные танцы по отношению к самкам и демонстрируют агрессивные проявления по отношению к другим самцам. Оба вида поведения демонстрируют цветные пятна, которые различаются по отражательным свойствам, например, яркости, цвету, у отдельных раков-богомолов. Это говорит о том, что мигание этих пятен может предоставить получателю информацию о сигнальщике.

Не менее важен тот факт, как раки-богомолы охотятся. Они спокойно выжидают, пока жертва приблизится к ним, а затем резко набрасываются, хватают, прокалывают ее и используют в пищу. Причем, «клешня» рака-хватателя, вооруженная пиками, выбрасывается с невероятным ускорением, около 10 000 g. По-видимому, богатое зрение хорошо помогает при резких и быстрых движениях на охоте, когда очень важно молниеносно рассчитать расстояние и траекторию движения (Journal of Experimental Biology, 2024).

A generative model for inorganic materials design

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08628-5

Сегодня в журнале Nature вышла очень интересная работа.

Microsoft представил MatterGen — новую парадигму в дизайне материалов с использованием генеративного искусственного интеллекта. MatterGen позволяет ускорить процесс разработки материалов, автоматически генерируя и оценивая потенциальные структуры с заданными свойствами.

Модель может быть настроена на создание материалов с конкретными химическими составами, симметрией или физическими характеристиками, такими как магнитная плотность, ширина запрещённой зоны и механическая прочность, используя обучающий набор из более чем 608 000 стабильных соединений из известных баз данных материалов.

Экспериментальная проверка подтвердила успешный синтез материала TaCr2O6, в точности совпадающий с предсказаниями модели.

🖥Код доступен бесплатно на гитхабе: https://github.com/microsoft/mattergen