Sinh vật hiếm khi có màu xanh lam?

Lý do khiến sinh vật hiếm khi có màu xanh lam bắt nguồn từ những yếu tố hóa học và vật lý để tạo ra màu sắc, cũng như cách thức con người nhìn thấy chúng.

Con người có thể nhìn thấy màu sắc bởi vì mỗi mắt của chúng ta chứa từ 6 triệu đến 7 triệu tế bào hình nón nhạy cảm với ánh sáng. Bên trong mắt của một người có thị lực bình thường chứa ba loại tế bào hình nón khác nhau, và mỗi loại tế bào hình nón này nhạy cảm nhất với một bước sóng ánh sáng cụ thể: đỏ, lục hoặc lam. Thông tin từ hàng triệu tế bào hình nón truyền đến não chúng ta dưới dạng tín hiệu điện. Sau đó, bộ não sẽ phân tích và xử lý tín hiệu để nhận biết các loại ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy.

Khi chúng ta nhìn vào một vật thể đầy màu sắc, chẳng hạn như viên đá sapphire lấp lánh hoặc một bông hoa cẩm tú cầu rực rỡ, vật thể đó đang hấp thụ một phần của ánh sáng trắng chiếu vào nó. Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

“Bởi vì vật thể chỉ hấp thụ một phần quang phổ của ánh sáng trắng, phần ánh sáng còn lại phản chiếu đến mắt chúng ta có một màu sắc nhất định”, Kai Kupferschmidt, tác giả cuốn sách “Blue: In Search of Nature’s Rarest Color” (Màu xanh lam: Tìm kiếm màu sắc hiếm nhất trong tự nhiên) được xuất bản năm 2021, cho biết.

“Ví dụ, khi bạn nhìn vào một bông hoa thanh cúc, bạn sẽ thấy hoa có màu xanh lam vì nó hấp thụ phần màu đỏ của dải quang phổ”, Kupferschmidt nói

Trong quang phổ khả kiến [ánh sáng nhìn thấy được], màu đỏ có bước sóng dài, nghĩa là nó mang năng lượng rất thấp so với các màu sắc khác. Để một bông hoa có màu xanh lam, nó cần sở hữu khả năng tạo ra các phân tử có thể hấp thụ một mức năng lượng rất nhỏ, hoặc hấp thụ ánh sáng nằm ở phía màu đỏ của quang phổ.

“Việc tạo ra các phân tử như vậy – thường có cấu trúc lớn và phức tạp – là điều khó khăn đối với thực vật. Đây là lý do tại sao hoa màu xanh lam chiếm tỷ lệ ít hơn 10% trong số gần 300.000 loài thực vật có hoa trên thế giới”, Adrian Dyer, phó giáo sư tại Học viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne ở Melbourne (Australia), cho biết.

Màu xanh lam của động vật không đến từ sắc tố hóa học. Thay vào đó, chúng dựa vào các quá trình vật lý để tạo ra vẻ ngoài màu xanh lam, và rất ít động vật sở hữu khả năng này. Bướm cánh xanh thuộc chi Morpho có cấu trúc vảy cánh nano nhiều lớp, phức tạp. Vảy cánh có thể làm thay đổi đường truyền của ánh sáng để một số màu triệt tiêu lẫn nhau và chỉ có màu xanh lam được phản chiếu đến mắt người quan sát. Hiệu ứng tương tự cũng xảy ra trong các cấu trúc lông của chim giẻ cùi lam (Cyanocitta cristata), vảy của cá bắp nẻ xanh (Paracanthurus hepatus), và những vòng sáng nhấp nháy của bạch tuộc vòng xanh có nọc độc (Hapalochlaena maculosa).

Màu xanh lam ở động vật có vú thậm chí còn hiếm hơn so với chim, cá, bò sát và côn trùng. Một số cá voi và cá heo có da hơi xanh. Các loài linh trưởng như voọc mũi hếch vàng (Rhinopithecus roxellana) sở hữu khuôn mặt xanh, khỉ mandrills (Mandrillus sphinx) có khuôn mặt và phần đuôi phía sau màu xanh lam. Tuy nhiên, bộ lông – một đặc điểm chung của hầu hết các loài động vật có vú trên cạn – không bao giờ có màu xanh lam một cách tự nhiên. Gần đây, các nhà nghiên cứu phát hiện lông của thú mỏ vịt phát sáng với các sắc thái màu xanh lam và xanh lục khi được chiếu tia cực tím (UV).

Các sinh vật gặp rất nhiều khó khăn để tạo ra màu xanh lam. Vậy lý do của quá trình tiến hóa này là gì?

“Một trong những động lực để thực vật phát triển hoa màu xanh lam là màu sắc này rất dễ nhìn thấy đối với các loài động vật thụ phấn như ong. Hoa màu xanh lam có thể mang lại lợi ích cho thực vật trong một số hệ sinh thái, nơi chúng có sự cạnh tranh nhau ở mức cao với các loài thụ phấn”, Adrian Dyer nhận định.

Trong thế giới của động vật, câu trả lời đôi khi còn phụ thuộc vào đối tượng nhận tín hiệu ánh sáng và việc chúng có thể nhìn thấy màu xanh lam hay không. Ví dụ, trong khi con người có ba loại thụ thể cảm nhận ánh sáng trong mắt, các loài chim sở hữu loại thụ thể thứ tư để cảm nhận tia cực tím (UV).

Những chiếc lông vũ có màu xanh lam đối với mắt người phản xạ tia UV nhiều hơn ánh sáng xanh lam. Do đó, những con chim mà chúng ta gọi là sẻ ngô xanh (Cyanistes caeruleus) có thể sẽ tự gọi mình là “sẻ ngô UV”, bởi vì đó là ánh sáng chủ đạo mà chúng nhìn thấy khi quan sát các cá thể đồng loại”, Kupferschmidt cho biết.

Do sự khan hiếm của màu xanh lam trong tự nhiên nên thuật ngữ “xanh lam” xuất hiện tương đối muộn hơn so với các từ đen, trắng, đỏ và vàng trong các ngôn ngữ trên khắp thế giới.

Việc sử dụng thuốc nhuộm màu xanh lam xảy ra sớm nhất ở Peru vào khoảng 6.000 năm trước. Người Ai Cập cổ đại đã biết cách kết hợp silica, canxi oxit và đồng oxit để tạo ra một sắc tố màu xanh lam có thời gian tồn tại lâu dài để trang trí các bức tượng. Họ đặt tên cho sắc tố này là irtyu, theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers in Plant Science vào tháng 1/2021. Ultramarine, một loại bột màu được mài từ đá lapis lazuli, là mặt hàng quý như vàng ở châu Âu thời Trung cổ. Người ta thường dùng nó để vẽ minh họa trong những cuốn sách có giá trị cao.

Do việc điều chế thuốc nhuộm và bột vẽ màu xanh lam gặp rất nhiều khó khăn nên từ lâu con người coi nó là một màu sắc có vị thế cao trong suốt hàng nghìn năm. Màu xanh lam đã được liên kết với vị thần Krishna của đạo Hindu và Đức mẹ đồng trinh của Cơ đốc giáo. Một số tác phẩm của các nghệ sĩ nổi tiếng bao gồm Michelangelo, Gauguin, Picasso và Van Gogh cũng lấy tông màu chủ đạo là màu xanh lam trong tự nhiên.