wetenschap

Blauw maakt pauwspin sexy

Waarom doet een natuurkundige onderzoek naar spinnen? Is dat niet meer iets voor biologen? Toch stortte Doekele Stavenga zich op een parmantig spinnetje van maar vier millimeter groot en vroeg zich af: hoe komt deze pauwspin aan zijn kleuren?
Door Simone Harmsen / Foto Reyer Boxem

Via een populair internetfilmpje stuitte professor Stavenga op de pauwspin: een felgekleurd beestje van nog geen vier millimeter, dat driftig dansend de dames probeert te veroveren.

Stavenga is expert op het gebied van kleuren. Eerder deed hij onderzoek naar de kleuren van paradijsvogels, vlinders en kevers. Daarbij ontdekte Stavenga dat zij hun felle kleuren te danken hebben aan minuscule structuren op hun veren en vleugels.

De pauwspin blijkt zijn blauwe kleur te danken aan bijzondere fysische structuren. Zijn rode, crème en witte tinten zijn onder elke hoek te zien, maar de kleur van de pigmentloze blauwe schub is alleen onder bepaalde hoeken te zien.

Dit komt door interferentie, die ontstaat wanneer licht op flinter­dunne laagjes doorzichtig materiaal valt. Dergelijke kleuren worden door natuurkundigen ‘structurele’ kleuren genoemd.

De blauwe schub van de pauwspin bestaat uit dunne laagjes van het doorzichtige materiaal chitine. De structurele kleur ontstaat wanneer hier licht op valt.

Dit soort schubben waren al bekend, maar het mooie blauwe kleurtje van de pauwspin wordt veroorzaakt door het extra laagje filamenten waarmee de schub bedekt is. Deze filamenten zijn kleiner dan de golflengte van licht en kunnen zo de lichtstralen verder manipuleren.

Leestijd: 5 minuten (758 woorden)

Zijn promovendi wezen professor Stavenga op een populair filmpje van de pauwspin. Een felgekleurd beestje van nog geen vier millimeter, dat driftig dansend de dames probeert te veroveren. Stavenga: ‘Promovendi willen nogal eens het internet afstropen naar leuke dingen. Ze vonden dit en zeiden, dat is echt iets voor jou!’

Stavenga is namelijk expert op het gebied van kleuren. Eerder deed hij onderzoek naar de kleuren van paradijsvogels, vlinders en kevers. Stavenga: ‘Ik werd vooral gegrepen door het filmpje van de pauwspin omdat zijn dansje me deed denken aan de balts van de paradijsvogel. Niet alleen de kleuren zijn mooi, maar het gedrag dat erbij hoort is ontzettend leuk.’

In zijn vorige onderzoeken ontdekte Stavenga al dat de felle kleuren van de paradijsvogel, vlinder en kever vaak ontstaan door minuscule structuren op hun veren en vleugels. Toen hij de pauwspin zag had hij het vermoeden dat deze ook wel eens iets nieuws in petto kon hebben. Er was al een spinnensoort bekend die paars kleurde dankzij speciale laagjes in zijn schubben. Hij vroeg de maker van het intrigerende filmpje – een Australische collega – hem een aantal spinnetjes op te sturen.

Sexy blauw

De pauwspin blijkt zijn blauwe kleur te danken aan bijzondere fysische structuren. Het rood, crème en wit ontstaan door gepigmenteerde schubben die het spinnenlijf bedekken. Vanuit welke hoek je zo’n schub ook bekijkt, hij is altijd gekleurd. Maar de blauwe schub is pigmentloos, en de kleur ervan is alleen onder bepaalde hoeken te zien. Stavenga: ‘Vergelijk het met een zeepbel. Die heeft verschillende kleuren, die veranderen wanneer je de bel vanuit een andere richting bekijkt.’ De pauwspin dankt dit aan minuscule structuren (‘filamenten’) aan de binnenkant van de schub. Deze structuren manipuleren het licht en laten hem blauw glanzen.
Stavenga heeft altijd interesse gehad in biologie, maar na een studie natuurkunde begon zijn carrière als biofysicus. Op de gang hangen foto’s van vlinders en in zijn kantoor staat een kastje vol tropische exemplaren. Uit een cd-hoesje haalt hij de vleugels van een azuurblauwe morphovlinder en legt ze onder de microscoop. ‘Planten kunnen blauw kleuren met pigmenten, maar bij dieren is blauw vrijwel altijd het gevolg van fysische structuren’, legt hij uit. ‘Dat heeft alles te maken met seks. Mannelijke dieren moeten aantrekkelijk zijn voor de vrouwtjes. Dankzij deze structuren kunnen dieren zoals de pauwspinman een specifieke, schitterende kleur blauw maken die vrouwtjes heel aantrekkelijk vinden.‘

Dierenogen

Naast de vorming van kleuren houdt Stavenga zich ook bezig met de manier waarop dieren kleuren zien. Zo zijn de kleuren van het pauwspinmannetje voor het vrouwtje nog veel spectaculairder dan voor ons. Stavenga: ‘Spinnen kunnen net als vrijwel alle insecten en vogels ultraviolet zien. Daarin zijn wij gehandicapt.’

Op de vraag wat we met dit onderzoek kunnen, heeft Stavenga een nuchter antwoord: ‘Bij dit soort fundamenteel onderzoek komt altijd de vraag: ‘Hoe kan het worden toegepast?’ Maar we willen gewoon begrijpen hoe de natuur werkt. Het is mooi als dit onderzoek leidt tot technische toepassingen, maar als dat niet zo is verlies ik daar geen seconde slaap om. Ik vind het gewoon heel leuk.’

Het vernuft van de pauwspin

De blauwe kleur van de pauwspin is wat natuurkundigen een ‘structurele kleur’ noemen. In tegenstelling tot een pigmentkleur is een structurele kleur alleen vanuit bepaalde hoeken te zien. Dit komt door interferentie, die ontstaat wanneer licht op flinterdunne laagjes doorzichtig materiaal valt.

Wanneer een lichtgolf vanuit lucht op zo’n laagje valt, wordt de golf gebroken en teruggekaatst. Dit gebeurt wanneer de golf het materiaal in- en uitgaat. De twee teruggekaatste lichtgolven gaan ‘interfereren’: ze versterken elkaar of doven elkaar uit. Stavenga: ‘Vergelijk het met een piano. Wanneer twee snaren niet lekker gestemd zijn, krijg je ook interferentie. Je hoort de toon dan zweven.’

De blauwe schub van de pauwspin bestaat uit dunne laagjes van het doorzichtige materiaal chitine. Wanneer hier licht op valt, ontstaat een structurele kleur. Dit soort schubben waren al bekend, maar de pauwspin heeft een vernuftigheid toegevoegd die hem zo mooi blauw maakt.

De binnenkant van de schub is namelijk bedekt met een laagje filamenten. Deze lijken nog het meest op recht naast elkaar geplaatste spaghettislierten. Deze filamenten zijn kleiner dan de golflengte van licht en kunnen zo de lichtstralen verder manipuleren. Dankzij deze bijzondere structuren is de pauwspin zo schitterend blauw.

English