בתגלית שמטשטש את הגבול בין ביולוגיה לטכנולוגיה, מדענים מצאו שצדפות בצורת לב משתמשות במבנים דמויי סיבים אופטיים כדי לתעל את אור השמש דרך הקונכיות שלהן, בדיוק כמו שחברת התקשורת משתמשת בסיבים אופטיים כדי לספק קישוריות אינטרנט במהירות גבוהה לתוך בתים.
חידוש זה, דוגמה ידועה ראשונה של סיבים אופטיים ארוזים ביצור חי, עוזר להסביר כיצד הלב מתכווץ (קורקולום קרדיסה) - דו מסתיים ימי שנמצא במים רדודים ברחבי האוקיינוס ההודי והשקט - רותמים את אור השמש כדי להזין אצות סימביוטיות החיות בתוכם, תוך הגנה עליהן מפני קרניים אולטרה סגולות מזיקות. בתמורה, האצות מספקות לצדפות סוכרים וחומרי תזונה חיוניים אחרים.
הממצאמדגיש הסתגלות אבולוציוניתשמקביל לכושר המצאה טכנולוגי אנושי, ומציע תובנות פוטנציאליות לפיתוח מערכות אופטיות בהשראה ביולוגית בעתיד, מדווחים חוקרים ב-19 בנובמבר בתקשורת טבע.
צלזי הלב הם צמדנים קטנים בגודל אגוז הידועים בעיקר בזכות צורת הקונכייה הייחודית שלהם. אבל מבט מקרוב מגלה שהקונכיות מכוסות ב"חלונות" - מבנים זעירים ושקופים שמאפשרים לאור לעבור דרכם.
אדריכלות ייחודית זו נטועה במאפיינים המיוחדים שלצורה גבישית של סידן פחמתי (SN:1/21/03). גבישי הארגוניט הללו מסודרים בצינורות בגודל מיקרון המתפקדים כמו כבלים סיבים אופטיים, המנחים אור בדיוק יוצא דופן, תוך סינון קרינה אולטרה סגולה מזיקה שעלולה לפגוע באצות הסימביוטיות של הצדפות או ברקמות העדינות שלהן.
הביופיזיקאית האבולוציונית דקוטה מקוי, מאוניברסיטת שיקגו, ועמיתיה ביצעו ניסויים במיקרוסקופ שהוכיחו כי הצד הפונה לשמש של המעטפת מאפשר ליותר מפי שניים יותר לאור שימושי פוטוסינתטי לחדור פנימה מאשר לאור אולטרה סגול מזיק ומזיק ל-DNA.
לדברי מקוי, יכולת סינון אור זו עשויה לסייע בהפחתת הסיכון להלבנה, אהמשפיעים על אלמוגים וצדפות כאחד, שקיימת כעת(SN: 8/7/24).
הדמיות ממוחשבות הוכיחו עוד כי סידור המבנים דמויי הסיבים האופטיים מייצג פשרה אבולוציונית, מכווננת היטב כדי לאזן את החוזק המכני של המעטפת עם יכולתה להעביר אור ביעילות.
"סוף סוף, מישהו באמת הצליח לפתור את זה", אומר ג'ינגצ'ון לי, ביולוג אבולוציוני מאוניברסיטת קולורדו, בולדר, שחוקר את הקשר הסימביוטי בין עמודי הלב והאצות שלהם.
קוצי הלב אינם לבד בניתוב אור השמש לאצות סימביוטיות. יצורים ימיים אחרים, כגוןתעשה גם את זה (SN: 22/6/18). אבל בעוד שהביסתיים המסיביים והמרוכסים האלה מסתמכים על תאים מיוחדים כדי לשאוב אור שמש מועיל, צלזי הלב, עם קליפותיהם סגורות היטב, מנצלים את הארכיטקטורה הארגוניטית הייחודית שלהם.
"הם משתמשים במינרלים בקליפות שלהם כדי לעשות זאת ולא במבנים ביולוגיים", אומרת שרה למר, גנטיקאית אבולוציונית במכון לייבניץ לניתוח שינויים במגוון הביולוגי בהמבורג, גרמניה, שלא הייתה מעורבת במחקר. "זה ממש מסודר."
מקוי ואחרים מדמיינים כעת למנף את המאפיינים של הארגוניט או מבני הסריג המורכבים שלו כדי ליצור חומרים חדשים עם ביצועים אופטיים מעולים - שעלול לחולל מהפכה בטכנולוגיות תקשורת אלחוטיות וכלי מדידה מתקדמים.
תכונה אחת שהם מקווים לשכפל היא היכולת של הארגוניט לתעל אור ללא ציפויים מחזירי אור. ציפויים כאלה נחוצים בכבלי תקשורת כדי להגביל אותות אור, אך לארגוניט יש באופן טבעי תכונות בלימה אופטיות משלו.
"על ידי חיקוי מבני הסיבים המצורפים המצויים בקוגלי הלב, נוכל לפתח מערכות המציעות איסוף אור משופר", אומר בון אואי, חוקר פוטוניקה באוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה בערב הסעודית.
"ביליוני שנים של עיצוב מוצר הושקעו בזה", מציין מקוי. נגיעה בעיצוב קונכיית הקונכיות של הלב, היא אומרת, עלולה להוביל ליכולות העברת אור ללא תחרות - ולהשאיר את משתמשי הקצה האנושיים של הטכנולוגיות הללו מאושרים כמו צדפות.
