Światłowody, jak sama nazwa wskazuje, pozwalają przesyłać światło na duże odległości i w trudno dostępne miejsca. Pierwsze kable światłowodowe wprowadzono w latach 70. XX wieku i znalazły one niezwykle szerokie zastosowanie – od urządzeń medycznych po szybki internet i telewizję kablową. Jednak w przyrodzie światłowody pojawił się miliony lat wcześniej. Przykładem może być zbudowany z naturalnych światłowodów uleksyt, powstający w wysychających słonych jeziorach rzadki minerał zwany też „kamieniem telewizyjnym”. Jest on przezroczysty tylko gdy patrzy się przez niego w kierunku włókien.

Sercówki Corculum cardissa występujące w ciepłych, równikowych wodach Indo-Pacyfiku mają wzajemnie korzystne (symbiotyczne) relacje z mikroskopijnymi glonami, które żyją wewnątrz ich tkanek. Jednak glony te potrzebują światła, aby się rozwijać.

Naukowcy z Duke University i Stanford University (USA) wykazali, że sercówki te mają w swoich muszlach struktury, które działają jak światłowody, przekazując określone długości fal światła do tkanek mięczaka.

Ukryte w muszli glony mają bezpieczne miejsce do życia i wzrostu, natomiast małże mogą się odżywiać cukrami, które glony wytwarzają dzięki fotosyntezie. Jako że do fotosyntezy potrzebne jest światło, sercówki wykształciły w swoich muszlach naturalne półprzezroczyste okienka-świetliki, aby wspomagać wzrost glonów bez otwierania muszli i wystawiania się na ataki potencjalnych drapieżników.

Wykorzystując skaningową mikroskopię elektronową i mikroskopię laserową oraz symulacje komputerowe badacze wykazali, że pod każdym „okienkiem” w muszli znajdują się maleńkie półprzezroczyste wypukłości mniejsze od ziarnka piasku, które działają jak soczewki, skupiając światło słoneczne w wiązkę. Półprzezroczyste obszary składające się z cienkich jak włos pasm, ułożonych w wiązki dostarczają światło głęboko do środka, do spragnionych światła glonów. Są zbudowane ze specjalnej postaci węglanu wapnia zwanej aragonitem.

Pod mikroskopem większa część muszli sercówki ma strukturę warstwową, z cienkimi płytkami aragonitu ułożonymi w różnych orientacjach. Jednak w każdym oknie materiał muszli tworzy ciasno upakowane, włoskowate włókna, a nie płytki, wszystkie ustawione w kierunku padającego światła.

Symulacje komputerowe wykazały, że rozmiar, kształt i orientacja włókien sprawiają, że przepuszczają one do wnętrza sercówek więcej światła niż inne możliwe struktury, które hipotetycznie mogłyby wytworzyć te mięczaki.

Te biologiczne światłowody w szczególności przepuszczają światło niebieskie i czerwone - o długości fal optymalnej dla fotosyntezy — ale wydają się blokować promieniowanie ultrafioletowe, które mogłoby uszkodzić DNA. W ten sposób glony mają najlepsze z możliwych warunki świetlne.

Światłowody sercówek potrafią też rzutować do wnętrza muszli obrazy z jej zewnętrza, ale nie wiadomo ma razie, czy małże jakoś wykorzystują tę możliwość. Możliwe, że naturalne rozwiązania staną się kiedyś inspiracja dla nowych sposobów projektowania światłowodów, które pozwolą światłu pokonywać duże odległości bez utraty sygnału po drodze.(PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ agt/