【科学新发现:鸡心蛤身负天然光纤结构,有助未来仿生光学与无线通讯新发展】分布于印

丹亦科普合 2024-11-27 17:55:06

【科学新发现:鸡心蛤身负天然光纤结构,有助未来仿生光学与无线通讯新发展】

分布于印度洋与太平洋浅水域的鸡心蛤让人一眼就留下深刻印象的莫过于心形状的奇特外型。如今科学家进一步发现,它们还拥有十分特殊的内在结构,其导光方式就和电信公司透过光纤提供高速连网的原理非常相似。

研究人员于 11 月 19 日在《自然通讯》期刊发表了相关研究报告。这是目前生物体存在光纤束的首次发现,报告中阐述了鸡心蛤如何利用阳光滋养生活在牠们体内的共生藻类,同时保护藻类免受有害紫外线的侵害。做为回报,这些藻类为蛤蜊提供糖分及其他必需营养素。

研究人员在报告中特别强调道,这一发现突显了与人类技术独创性相媲美的进化适应,同时为未来发展仿生光学系统提供了潜在可能性的洞见。

最令研究人员感到奇特的是,鸡心蛤的贝壳表面布满了许多「窗口」,它们是可让光线穿透的微小透明结构。一种碳酸钙的结晶形式,亦即霰石(aragonite)的特殊性质造就了这种独特的结构。霰石晶体排列成微米级管状结构,功能如同光纤电缆,能够极为精准地引导光线,同时过滤掉可能伤害共生藻类或蛤蜊自身脆弱组织的有害紫外线。

芝加哥大学的进化生物物理学家 Dakota McCoy 与其同事进行显微镜实验发现,贝壳向阳的一面能让超过两倍于有害 DNA 破坏性紫外线的有益光线穿透,这些光对光合作用特别有帮助。

McCoy 指出,这种滤光能力可能有助于降低白化的风险。白化是一种会对珊瑚和蛤蜊造成影响的致命现象,目前正因气候变迁而加剧。

计算机模拟进一步证明,这些类光纤结构的排列是一种进化上的权衡,精细调整了贝壳外壳机械强度与其有效透光能力之间的平衡。

该研究将揭开最令人期待的可能性,亦即透过模仿鸡心蛤中发现的光纤束结构,未来有望开发出增强光收集能力的通讯系统,带来无与伦比的光传输能力。

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