A szívkagylók üvegszálas optikával vezetik be a napfényt a szimbiotikus algákba

A szívkagylók héjában megbújó algák kagylót cukrokkal s más fontos tápanyagokkal látják el a kagylót, a kagyló pedig száloptikával megszűri az algák számára a fényt.

A tudósok felfedezték, hogy a szív alakú kagylók száloptikaszerű struktúrát használnak arra, hogy bevezessék a napfényt a héjukon át, körülbelül úgy, ahogyan a telekommunikációs vállalatok használják a száloptikát, hogy a nagy sebességű internetkapcsolatot az otthonokba szállítsák. Ez az első ismert példa a száloptikára egy élő állatban, ami segít megmagyarázni, hogy a szívkagylók (Corculum cardissa) hogyan hasznosítják a napfényt, hogy táplálják a bennük élő szimbiotikus algákat, miközben védik őket a káros ultraviola sugaraktól. A szívkagylók az Indiai- és a Csendes-óceán sekély vizeiben található kéthéjú kagylók. Viszonzásul az algák cukrokkal és más alapvető tápanyagokkal látják el a kagylót.

A szívkagylók kicsi, dió méretű kéthéjúak, leginkább héjuk alakjáról ismertek. De közelebbről megnézve kiderül, hogy a héjakon „ablakok” vannak: kicsi, átlátszó struktúrák, amik átengedik a fényt. Ez az unikális szerkezet az aragonit speciális tulajdonságaiban gyökerezik. Az aragonit a kalcium-karbonát egy kristályos formája. Ezek az aragonitkristályok mikron méretű csövekbe rendeződnek, amik száloptika kábelekként működnek és a fényt kivételes pontossággal vezetik, miközben kiszűrik a káros ultraviola sugárzást, ami károsíthatja a kagylók szimbiotikus algáit, vagy a saját érzékeny szöveteiket.

A szívkagylók héjában megbújó algák kagylót cukrokkal s más fontos tápanyagokkal látják el a kagylót, a kagyló pedig száloptikával megszűri az algák számára a fényt.
Fotó: Science News

A szívkagylót utánozva fejlesztenék a telekommunikációt

Dakota McCoy, a Chicagoi Egyetem evolúciós biofizikusa és kollégái mikroszkópos kísérleteket végeztek, demonstrálva azt, hogy a kagyló Nap felé néző oldala több, mint kétszer annyi fotoszintetikusan hasznos fényt enged be, mint káros, DNS-t károsító ultraviola fényt.

McCoy szerint ez a fényszűrő képesség valószínűleg segít csökkenteni a kifehéredés kockázatát, ami a korallok és a kagylók számára is halálos jelenség, amit jelenleg az éghajlatváltozás súlyosbít. 

A számítógépes szimulációk kimutatták, hogy a száloptikaszerű struktúrák elrendezése evolúciós kompromisszumot mutat, finoman hangolva, hogy egyensúlyba hozza a kagyló mechanikai erejét azzal a képességével, hogy hatékonyan továbbítsa a fényt.

Nem a szívkagyló az egyetlen, aki bevezeti a napfényt a szimbiotikus algáknak. Más tengeri állatok, mint például az óriás kagylók is ezt teszik. De míg ezek a masszív, barázdás kéthéjúak specializált sejtjeikkel vonzzák be a jótékony napfényt, a szívkagylók szorosan zárt héjaikkal, unikális aragonit szerkezetüket hasznosítják.

McCoy és mások most azt tervezik, hogy felhasználják az aragonit tulajdonságait, vagy belső rácsszerkezetét, hogy új, kiválóbb teljesítményű ásványokat hozzanak létre, amivel potenciálisan forradalmasítják a vezeték nélküli kommunikációs technológiákat és fejlesztik a mérőeszközöket.

A szívkagyló áttetsző héja több, mint kétszer annyi fotoszintetikusan hasznos fényt enged be, mint káros, DNS károsító ultraviolafényt.
Fotó: Science News

Az egyik dolog, amit remélnek, hogy le tudják másolni az aragonit azon képességét, hogy visszaverő bevonat nélkül vezeti a fényt. A telekommunikációs kábeleknél szükségesek az ilyen bevonatok, hogy bezárják a fényjeleket, de az aragonit természetes módon rendelkezik saját optikai korlátozó sajátosságaival.

A szívkagyló száloptikás szerkezetét utánozva olyan rendszereket fejleszthetnének, amik jobban gyűjtik a fényt. 

(Forrás: Science News:  https://www.sciencenews.org/)