카멜레온 같이 몸색깔을 바꾸는건 무슨 능력인가요?
카멜레온 같이 몸색깔을 바꾸는건 무슨 능력인가요?
문어도 갑자기 색을 바꿀 수 있는데 어떻게 해서 색이 바뀌는지 과학적으로 설명된 게 있을까요?
그럼 그거 응용할 수 있지 않나요?
자동차 색깔을 바꾼다던지 지금은 안되겠지만요..
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
우선 해당 능력으로 인해서 산업에 이용하려고 연구한 사례는 많습니다.
다만 이는 생물학적으로는 불가능 하고
오히려 빛의 반사각도나 낮가 밤에 색을 흡수하는 것을 다르게 해서 색을 바꾸는것을 연구된적이 있답니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
카멜레온은 피부안에 크로마토포어라고하는 색소세포를 가지고있는데,
이를 조절하여 색을 변화시킵니다.
문어는 더 정교한 색변화가 가능한데, 더 많은 색소세포와 반사판을 가지고있어서
색과질감, 명암까지도 조절이 가능하다고합니다.
이런 원리를 활용해서 스마트소재로 사용되고있기도 합니다.
감사합니다.
안녕하세요.
카멜레온이나 문어처럼 몸의 색을 자유롭게 바꾸는 능력은 피부 속 특수한 세포 구조와 신경·호르몬 조절에 의해 이루어지는 과학적인 현상입니다. 카멜레온은 피부에 색소세포(chromatophore)와 이리디오포어(iridophore)라는 두 가지 세포 구조를 가지고 있는데, 색소세포는 검정, 노랑, 빨강 등의 색소를 포함하고, 이리디오포어는 빛을 반사하는 나노 결정 구조를 가지고 있어 빛의 간섭 현상으로 다양한 색을 만들어냅니다. 카멜레온은 근육 수축을 통해 이리디오포어의 결정 간격을 조절함으로써 빛 반사 파장을 변화시켜 피부 색을 바꾸는 것입니다. 단순히 보호색뿐 아니라 감정, 온도 변화, 사회적 신호 전달 등 다양한 목적을 가지고 색을 바꿉니다. 문어나 갑오징어 같은 연체동물도 마찬가지로 색소세포와 광반사세포(리플렉토포어, iridophore)를 갖고 있으며, 뇌에서 직접 근육을 조절해 색소 주머니를 확장하거나 수축시켜 즉각적인 색 변화가 가능합니다. 이들은 배경 환경에 맞는 위장, 포식자 회피, 또는 의사소통 등 다양한 생존 전략에 이 기능을 활용합니다. 이러한 색 변화 메커니즘은 현재 생체모방 기술(biomimetics)의 대표적인 연구 주제로, 실제로 빛 반사 구조를 모사한 소재 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 나노 구조를 응용해 빛의 파장을 조절할 수 있는 색 변화 섬유나 디스플레이, 자외선에 따라 색이 바뀌는 자동차 도료, 전자 피부(e-skin) 등이 연구되고 있으며, 향후 온도나 전기 자극으로 색이 변하는 옷이나 자동차 외장도 실용화 가능성이 높습니다. 즉, 카멜레온과 문어의 색 변화 능력은 정교한 생물학적 광학 조절 시스템이며, 이를 응용한 차세대 스마트 소재 기술은 미래에 인간 생활에도 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
동물의 체색 변화 능력은 주로 위장, 의사소통, 온도 조절 등을 위한 생존 전략의 일환입니다. 피부에는 색소포라는 특수한 세포가 존재하는데, 이 세포 내부의 색소 주머니가 확장하거나 수축하면서 색과 무늬를 바꿉니다. 카멜레온의 경우 나노 결정 격자의 간격을 조절하여 빛의 특정 파장을 반사하는 방식으로 색을 변화시키기도 하며, 이러한 원리는 신소재 개발 연구에 영감을 주고 있습니다.
카멜레온과 문어가 색을 바꾸는 원리는 좀 다릅니다.
먼저 문어는 피부에 여러 종류의 색소포를 가지고 있습니다. 그리고 각 색소포 주머니는 주변에 있는 미세한 근육 섬유에 의해 둘러싸여 있습니다. 그리고 뇌에서 신경 신호가 전달되어 이 근육 섬유들이 수축하면, 색소 주머니가 납작하게 확장되면서 안에 담긴 색소가 피부 표면에 넓게 퍼지게 되고, 해당 색깔이 명확하게 드러나게 됩니다. 반면 근육 섬유들이 이완하면, 색소 주머니는 다시 작게 수축하여 색소가 한 점으로 응집됩니다. 이렇게 되면 해당 색소는 거의 보이지 않게 되어 피부색이 바탕색으로 돌아오거나 다른 색소가 드러나게 됩니다.
문어는 이런 수백만 개의 색소포를 개별적으로, 또는 그룹으로 동시에 정교하게 조절할 수 있습니다. 이 덕분에 단순한 색깔 변화를 넘어 줄무늬, 반점, 망사 무늬 등 복잡하고 다양한 패턴을 순식간에 만들어낼 수 있는 것입니다.
반면 카멜레온은 나노결정의 배열을 조절하여 빛의 간섭을 이용하는 구조색으로 몸의 색을 바꾸는 것입니다.
즉, 카멜레온은 나노결정들의 간격을 능동적으로 조절할 수 있는데, 이는 홍색소포 세포 내부의 근육 섬유를 수축하거나 이완시켜 움직이는 것입니다. 좀 더 자세히 말씀드리면 나노결정 사이의 간격이 좁아지면 짧은 파장의 빛인 파란색이나 보라색을 주로 반사하고, 간격이 넓어지면 긴 파장의 빛인 노란색이나 빨간색을 주로 반사하게 됩니다. 이는 마치 CD 표면에 빛이 반사되어 무지개색을 띠는 것처럼 빛의 간섭 현상에 의해 발생하는 구조색인 것이죠.
그리고 이런 카멜레온의 방식은 이미 자동차의 도장에도 일부 사용되고 있으며 위장 및 은폐 기술, 그리고 LCD나 OLED 디스플레이에도 다양한 색을 구현하는 방식으로 응용되고 있습니다.