Desde que se implementaron los primeros cables de fibra óptica en la década de 1970, se han convertido en una parte importante de todo, desde dispositivos médicos hasta Internet de alta velocidad y televisión por cable. Pero resulta que un grupo de moluscos marinos nos llevaba ventaja.
Un nuevo estudio revela que las almejas llamadas berberechos de corazón, llamadas así debido a sus conchas en forma de corazón, tienen estructuras únicas en sus conchas que actúan como cables de fibra óptica para transportar longitudes de onda de luz específicas a los tejidos de los bivalvos.
Investigadores de la Universidad de Duke y la Universidad de Stanford utilizaron microscopía electrónica y láser y simulaciones por computadora de las conchas del corazón para descubrir que sus conchas están diseñadas con áreas translúcidas compuestas de hebras finas como un cabello, dispuestas en haces, que canalizan la luz dentro de la concha.
Los cocos cardíacos, que se encuentran en las cálidas aguas ecuatoriales del Indo-Pacífico, disfrutan de una relación mutuamente beneficiosa con las algas microscópicas que viven dentro de sus tejidos. Sin embargo, las algas necesitan luz para crecer.
Mientras que las algas se benefician de un refugio y un lugar seguro para vivir y crecer, los berberechos se benefician al alimentarse de los azúcares que las algas producen a través de la fotosíntesis. Para mantener este estrecho vínculo, los Hull han dominado el arte de la jardinería interior, dirigiendo la luz hacia sus interiores, que de otro modo serían oscuros. Han desarrollado tragaluces naturales para impulsar el crecimiento de sus compañeras algas sin abrir sus caparazones y exponerse a los picos y garras de posibles depredadores.
« Básicamente, han desarrollado ventanas translúcidas en sus caparazones. dice la primera autora Dakota McCoy, quien comenzó este trabajo como becaria del NSF PRFB asesorada por Sönke Johnsen en Duke. Desde entonces se ha convertido en profesora asistente en la Universidad de Chicago.
Utilizando un microscopio de barrido láser para estudiar la geometría tridimensional de las conchas de berberecho, los investigadores descubrieron que debajo de cada ventana, pequeñas protuberancias translúcidas más pequeñas que un grano de arena funcionan como lentes, enfocando la luz solar en un haz que penetra el interior de la almeja, donde se encuentran las algas. reside.
« Me la imagino como una catedral orgánica con vidrieras, la luz cayendo sobre los feligreses en el interior. “, comentó Johnsen, autor principal y profesor de biología en Duke.
Los investigadores se llevaron otra sorpresa cuando examinaron las conchas bajo un microscopio electrónico de barrido.
Los corazones y muchos otros animales marinos utilizan una forma especial de carbonato de calcio llamada aragonita para fabricar sus caparazones. Bajo el microscopio, la mayor parte del casco tiene una estructura en capas, con finas placas de aragonito apiladas en diferentes orientaciones, “un poco como mampostería elegante”, dice McCoy.
Pero dentro de cada ventana, el material de la cáscara forma fibras apretadas, parecidas a pelos, en lugar de placas, todas alineadas en la dirección de la luz entrante.
« La apariencia es completamente diferente a lo que cabría esperar. », añadió el Sr. McCoy.
Las simulaciones por computadora mostraron que el tamaño, la forma y la orientación de las fibras transmiten más luz dentro de los caparazones que otros posibles diseños que las criaturas podrían haber inventado hipotéticamente.
En particular, dejan pasar luz en los rangos azul y rojo (las longitudes de onda óptimas para la fotosíntesis), pero parecen impedir que los rayos ultravioleta penetren en sus caparazones, donde de otro modo podrían dañar su ADN.
« Juntas, las fibras y las lentes crean un sistema para filtrar las longitudes de onda malas, canalizar las longitudes de onda buenas y enfocarlas para que penetren lo suficiente en el caparazón para que los simbiontes de algas se beneficien del mejor entorno de luz posible. “, dijo el Sr. Johnsen.
Los investigadores también descubrieron que debido a que las fibras agrupadas en su caparazón son pequeñas y están muy apretadas, si se pasa una luz a través de ellas, aparece en el otro extremo una imagen de alta resolución de lo que hay debajo, casi como una pantalla de televisión.
El equipo dijo que se necesita más trabajo para comprender qué están haciendo, si es que hacen algo, los caparazones del corazón con esta superpotencia de proyección de imágenes.
Un día, las almejas podrían inspirar nuevos métodos para diseñar cables de fibra óptica que permitan que la luz viaje grandes distancias, incluso siguiendo curvas, sin escapar ni perder señal en el camino, dijo Johnsen.
« Las conchas realizan una hazaña muy interesante. », concluye M. McCoy.
Artículo: «Las conchas de berberecho en forma de corazón transmiten la luz solar a algas fotosimbióticas utilizando cables de fibra óptica y lentes de condensación» – 10.1038/s41467-024-53110-x
Fuente: Universidad de Duke – traducción de Enerzine.com
