En un descubrimiento que desdibuja la línea entre biología y tecnología, los científicos han descubierto que las almejas con forma de corazón utilizan estructuras similares a la fibra óptica para canalizar la luz solar a través de sus caparazones de la misma manera que las empresas de telecomunicaciones utilizan la fibra óptica para ofrecer conectividad a Internet de alta velocidad. en los hogares.
Esta innovación, el primer ejemplo conocido de fibra óptica agrupada en un ser vivo, ayuda a explicar cómo se dobla el corazón.corculum cardissa), un bivalvo marino que se encuentra en aguas poco profundas de los océanos Índico y Pacífico, aprovecha la luz solar para nutrir las algas simbióticas que viven en su interior, al tiempo que las protege de los dañinos rayos ultravioleta. A cambio, las algas aportan a las almejas azúcares y otros nutrientes esenciales.
el hallazgo destaca una adaptación evolutiva que es paralelo al ingenio tecnológico humano y ofrece conocimientos potenciales para el desarrollo de sistemas ópticos bioinspirados en el futuro, informan investigadores el 19 de noviembre en Comunicaciones de la naturaleza.
Los berberechos corazón son bivalvos pequeños, del tamaño de una nuez, más conocidos por su distintiva forma de concha. Pero una mirada más cercana revela que los caparazones están llenos de “ventanas”, estructuras diminutas y transparentes que permiten el paso de la luz.
Esta arquitectura única tiene sus raíces en las propiedades especiales de aragonitouna forma cristalina de carbonato de calcio (SN: 21/01/03). Estos cristales de aragonito están dispuestos en tubos del tamaño de una micra que funcionan como cables de fibra óptica, guiando la luz con una precisión excepcional, mientras filtran la dañina radiación ultravioleta que podría dañar las algas simbióticas de las almejas o sus propios tejidos delicados.
La biofísica evolutiva Dakota McCoy, de la Universidad de Chicago, y sus colegas realizaron experimentos con microscopio que demostraron que el lado de la cáscara que mira hacia el sol permite que penetre en el interior más del doble de luz fotosintéticamente útil que la dañina luz ultravioleta que daña el ADN.
Según McCoy, esta capacidad de filtrado de luz probablemente ayude a reducir el riesgo de decoloración, un fenómeno mortal que afecta tanto a corales como a almejas y que actualmente se está exacerbado por el cambio climático (SN: 7/8/24).
Las simulaciones por computadora demostraron además que la disposición de las estructuras similares a las de fibra óptica representa una compensación evolutiva, finamente ajustada para equilibrar la resistencia mecánica de la carcasa con su capacidad para transmitir luz de manera eficiente.
“Finalmente alguien ha resuelto esto”, dice Jingchun Li, biólogo evolutivo de la Universidad de Colorado, Boulder, que estudia la relación simbiótica entre los berberechos y sus algas.
Los berberechos del corazón no son los únicos que canalizan la luz solar hacia las algas simbióticas. Otras criaturas marinas, como almejas giganteshaz esto también (SN: 22/06/18). Pero mientras que estos enormes bivalvos con crestas dependen de células especializadas para atraer la luz solar beneficiosa, los berberechos corazón, con sus conchas bien cerradas, aprovechan su arquitectura única de aragonita.
“Están utilizando minerales en sus caparazones para hacer esto y no estructuras biológicas”, dice Sarah Lemer, genetista evolutiva del Instituto Leibniz para el Análisis del Cambio de la Biodiversidad en Hamburgo, Alemania, que no participó en el estudio. “Es realmente genial”.
McCoy y otros ahora imaginan aprovechar las propiedades de la aragonita o sus intrincadas estructuras reticulares para crear nuevos materiales con un rendimiento óptico superior, revolucionando potencialmente las tecnologías de comunicación inalámbrica y las herramientas de medición avanzadas.
Una cualidad que esperan replicar es la capacidad de la aragonita para canalizar la luz sin recubrimientos reflectantes. Estos recubrimientos son necesarios en los cables de telecomunicaciones para confinar las señales luminosas, pero la aragonita posee naturalmente sus propias características de contención óptica.
“Al imitar las estructuras de fibras agrupadas que se encuentran en el corazón de berberecho, podríamos desarrollar sistemas que ofrezcan una mejor recolección de luz”, dice Boon Ooi, investigador de fotónica de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah en Arabia Saudita.
“Se han invertido miles de millones de años de diseño de productos en esto”, señala McCoy. Según ella, aprovechar el diseño de la concha del berberecho en forma de corazón podría generar capacidades de transmisión de luz incomparables, dejando a los usuarios humanos finales de estas tecnologías tan felices como las almejas.