硨磲的虹彩唇部捕捉太陽能

覆蓋在硨磲虹彩唇部的閃亮細胞反射光線,並將其導向內部的光合藻類,從而產生能量

新的研究發現,鮮豔的藍色和水綠色覆蓋著硨磲的虹彩唇部,但這些閃亮的細胞不僅僅是用來展示的。虹彩光澤將陽光束導向蛤蜊內部,為內部的藻類提供光照。

作為一種共生回報,藻類利用陽光進行光合作用,從而為硨磲提供能量。“這最終成為蛤蜊能量預算的很大一部分,”賓夕法尼亞大學物理學和天文學助理教授、研究員艾莉森·斯威尼說。

本質上,這種可以長達 4 英尺(1.2 米)的超大型軟體動物,在其殼內隱藏著一個天然的太陽能系統。


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大多數虹彩細胞——包括那些賦予摩爾弗蝶鮮豔藍色、甲蟲閃光色彩鳥類羽毛光澤的細胞——都是死的,很像指甲和人類的頭髮。但魷魚和硨磲的虹彩細胞是活的。[海洋奇觀:壯觀的海洋生物照片]

所以,研究人員想知道,“硨磲到底用活的虹彩細胞做什麼?”斯威尼說。

硨磲有一個暗淡的外殼,以及一個加重的外殼鉸鏈,這有助於它們將唇部向上指向陽光。研究人員推斷,虹彩細胞(稱為虹彩細胞)可能具有光學功能。

該團隊前往位於菲律賓以東熱帶太平洋的島嶼帛琉,收集有關硨磲的資訊。“我們將此放入一個計算機模型中,瞭解我們認為光線如何在蛤蜊中傳播,”斯威尼說。“[但] 實際上沒有人相信它,”她補充說,指的是光線如何反射回蛤蜊的殼中。

因此,他們回到帛琉,在光纖探頭的幫助下,對蛤蜊內部的光線進行了詳細測量——Tridacna derasaT. maximaT. crocea。斯威尼說,虹彩細胞將大量的光線反射到蛤蜊內部,比科學家最初預期的還要多。他們發現,具有虹彩細胞的蛤蜊組織內部深處的光子(稱為光粒子)約為沒有虹彩細胞的蛤蜊組織的五倍。

“我們對我們令人驚訝的發現感到非常興奮,”生物分子科學和工程學教授、加州大學聖巴巴拉分校海洋生物技術中心主任丹·莫爾斯說。

“硨磲的明亮反射細胞實際上將陽光中的光子重定向到蛤蜊組織的深處,溫和而均勻地照亮那裡生活的數百萬個共生藻類,因此它們可以透過光合作用為它們的動物宿主提供營養,”莫爾斯在給《生命科學》的電子郵件中寫道。

研究人員發現,藻類的配置也很有效。如果藻類水平分佈在蛤蜊組織中,那麼只有頂層的藻類才能獲得光照。然而,硨磲沒有這個障礙。相反,藻類堆積成垂直的柱狀,使反射細胞可以將光線沿著柱子的兩側照射——而不僅僅是頂部的藻類。

斯威尼說,反射光也比直射陽光強度低,因此藻類不會被烤焦。

日本琉球大學無脊椎動物生物學教授広瀬裕一在電子郵件中告訴《生命科學》,這項研究“非常有趣”。

“現在,我們知道硨磲的地幔具有比我們預期的更復雜的功能,”未參與當前研究的広瀬說。“色彩鮮豔的地幔反射對光合作用無用的光(綠色和黃色),並將有用的光(紅色和藍色)向前和側向散射到深層組織中。”

研究人員說,硨磲的色彩鮮豔和閃閃發光的光澤可能有一天會激發新的清潔技術形式。例如,傳統的太陽能電池在直射陽光下工作良好,但在過熱時效果不佳。斯威尼說,有了蛤蜊的設計,反射光澤可以幫助太陽能電池即使暴露在強烈的陽光下也能保持涼爽。

該研究於昨天(9 月 30 日)發表在《皇家學會介面雜誌》上。

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