在心鸟蛤中发现的自然“光纤”为互联网创新指明道路
在一项模糊了生物学和技术之间界限的发现中,科学家们发现,一种心形蛤蜊使用类似光纤的结构引导阳光穿过它们的外壳,就像电信公司使用光纤将高速互联网连接到家庭一样。
这是已知第一个将“光纤”捆绑在生物身上的例子,它有助于解释心鸟蛤(Corculum cardissa)——一种在印度洋和太平洋浅水中发现的海洋双壳类动物——如何利用阳光滋养生活在其中的共生藻类,同时保护它们免受有害紫外线的伤害。作为回报,藻类为蛤蜊提供糖和其他必需的营养物质。
研究人员最近在《自然通讯》(Nature Communications)上报告称,这一发现突显了一种与人类技术创造力相媲美的进化适应,并为未来生物启发光学系统的发展提供了潜在的见解。
心鸟蛤的贝壳上布满了“窗户”——一种微小的透明结构,可以让光线通过。这种独特的结构利用了文石的特殊性质,文石是碳酸钙的结晶形式。这些文石晶体排列在微米大小的管道中,就像光纤电缆一样,以异常精确的方式引导光线,同时过滤掉有害的紫外线辐射,这些紫外线辐射可能会损害蛤蜊的共生藻类或它们自身的脆弱组织。
研究人员进行了显微镜实验,证明心鸟蛤外壳向太阳的一面允许有助于光合作用的光线穿透内部,比有害的、破坏DNA的紫外线多两倍以上。计算机模拟进一步证明,这种类光纤结构的排列代表了一种进化的权衡,精细地平衡了外壳的机械强度与有效传输光的能力。