NatComms: моллюски-сердцевидки освещают полезные водоросли через оптоволокно

Американские ученые из Стэнфордского университета и Университета Дьюка обнаружили, что морские сердцевидные моллюски (Corculum cardissa) используют структуры, аналогичные оптоволоконным кабелям для передачи информации. С их помощью животные освещают свои раковины. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Communications (NatComms).

Моллюски-сердцевидки, или кардииды, как ясно из названия, получили свое имя за форму, напоминающую символическое изображение сердца.

В новом исследовании специалисты использовали электронную и лазерную микроскопию наряду с компьютерным моделированием, выявив особые полупрозрачные области в раковинах кардиидов. Эти участки состоят из тонких нитей, собранных в пучки и пропускающих свет глубоко внутрь ракушек.

Сердцевидки, обитающие в теплых экваториальных водах Индо-Тихоокеанского региона, вступают в симбиотические отношения с микроводорослями динофлагеллянтами. Моллюски дают микроорганизмам безопасное место для жизни, а взамен получают сахара, которые водоросли вырабатывают в процессе фотосинтеза.

Однако фотосинтез невозможен без света. Поэтому сердцевидки создали в своих раковинах световые окна, позволяющие их растительным компаньоном процветать в спокойной среде.

Исследователи обнаружили, что под каждым окном находятся крошечные полупрозрачные выпуклости размером меньше песчинки, которые выполняют функцию линз, концентрируя солнечный свет в луч, проникающий внутрь моллюска, где обитают водоросли.

"Я представляю себе это как некий органический собор с витражными окнами, свет из которого падает на прихожан", — отметил старший автор работы, профессор биологии Сонке Йонсен из Университета Дьюка.

Компьютерное моделирование показало, что размер, форма и ориентация волокон пропускают больше света внутрь кардиидов, чем другие возможные конструкции. В частности, они пропускают свет в синем и красном диапазонах — оптимальных длинах волн для фотосинтеза — но, по-видимому, блокируют проникновение ультрафиолетового излучения в свои оболочки, где оно в противном случае могло бы повредить их ДНК.

По словам исследователей, крайне эффективная структура световых окон моллюсков-сердцевидок может лечь в основу новых способов проектирования оптоволоконных кабелей.