在菲律賓以東的島鏈帛琉的熱帶珊瑚礁中，乍一看，似乎是普通的（儘管巨大）淺水蛤蜊，屬於硨磲屬。但是，窺視一下它們四英尺長的貝殼之間波浪起伏的內臟，就會發現閃閃發光的藍色肉體——其中寄宿著新的研究表明是有史以來最高效的太陽能電池板，科學家們從未發現過。
耶魯大學生物物理學家和新研究的合著者艾莉森·斯威尼說：“沒有人能解釋為什麼蛤蜊是虹彩的，這一事實真的讓我困擾。”在先前對這種獨特閃光的調查中，斯威尼和她的同事確定，儘管具有令人印象深刻的虹彩，但這些動物肉質的地幔僅反射大約 5% 的照射到它們身上的明亮陽光。
其餘的入射光被吸收，其中大部分被引導到蛤蜊在其體內培育作為食物來源的光合藻類。吸收大約 95% 的入射光是光合作用的極其強大的基礎；例如，亞馬遜等陸地森林吸收的光較少，從一開始就降低了它們的光合作用效率。斯威尼和她的同事還確定，排列在地幔表面的稱為虹彩細胞的特殊細胞，包含整齊排列的透明、富含蛋白質的血小板堆疊，這些血小板在將光線向蛤蜊內部深處推進的同時擴散光線。
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在PRX Energy上發表的研究中，斯威尼和她的團隊研究了蛤蜊共生藻類的排列方式，這些藻類定居在從消化系統向上延伸的微小改良管子中。蛤蜊的藻類形成獨特的有序模式，排列成從每個虹彩細胞向下延伸到肉中的細長柱狀。“蛤蜊基本上像種植農田一樣種植它們，”斯威尼說。（藻類也透過糞便顆粒在蛤蜊之間傳播。）
斯威尼的團隊對該系統進行了建模，並計算出其在光合作用第一步（葉綠素吸收單個光子）的理論效率為 43%——是目前大多數太陽能電池板效率的兩倍多，是熱帶樹葉效率的三倍。然而，先前對野生環境中這些蛤蜊的測量表明，它們的可比效率甚至更高，超過 60%。在新研究中，研究人員透過考慮蛤蜊行為的一個怪癖來解決了這種差異：有證據表明，蛤蜊可能會在一天中膨脹和收縮它們的地幔。科學家們確定，這可能讓蛤蜊進一步最佳化它們的陽光照射，使它們能夠達到 67% 的建模效率。
出於好奇，研究人員隨後尋找了其他幾乎不反射光線的光合作用系統的例子，並發現自己在研究古老的雲杉林的衛星照片。斯威尼說，這些影像強烈地讓她想起了蛤蜊組織的微觀檢視。“如果你不知道你正在觀看的影像的比例，就會有一種直接的、發自內心的、驚人的相似之處，”她說。就像蛤蜊的虹彩細胞將光線向內散射到藻類一樣，這些森林的雲霧將光線向下散射到每棵樹上，每棵樹都像一堆藻類。
斯威尼希望這項工作能夠為藻類生物反應器的設計提供資訊，這只是進化對單個問題的創造性方法如何為應對技術挑戰提供靈感的一個例子。
馬薩諸塞理工學院的物理化學家加布裡埃拉·施勞-科恩說：“對生物系統的基礎研究為我們提供了新的想法和新策略，這些想法和新策略可以應用於意想不到的領域。”她沒有參與這項新研究。“鑑於能源危機的規模，我們需要我們能夠獲得的所有策略。”
斯威尼說，這意味著要探索遠離家鄉的自然世界，她在美國中西部長大。“我對光合作用的理解來自落葉林和玉米田——結果證明它們在這方面真的很差，”她說。“這種卑微的雙殼貝類實際上是尋找智慧解決方案的正確地方。”