Numa descoberta que confunde a linha entre a biologia e a tecnologia, os cientistas descobriram que os moluscos em forma de coração utilizam estruturas semelhantes a fibra óptica para canalizar a luz solar através das suas conchas, da mesma forma que as empresas de telecomunicações utilizam fibra óptica para fornecer conectividade à Internet de alta velocidade. em casas.
Esta inovação, um primeiro exemplo conhecido de feixe de fibra óptica em uma criatura viva, ajuda a explicar como o coração se agita (Córculo cardissa) – um bivalve marinho encontrado em águas rasas dos oceanos Índico e Pacífico – aproveita a luz solar para nutrir as algas simbióticas que vivem no seu interior, ao mesmo tempo que as protege dos nocivos raios ultravioleta. Em troca, as algas fornecem às amêijoas açúcares e outros nutrientes essenciais.
A descoberta destaca uma adaptação evolutiva paralela à engenhosidade tecnológica humana e oferece insights potenciais para o desenvolvimento de sistemas ópticos bioinspirados no futuro, relataram pesquisadores em 19 de novembro em Comunicações da Natureza.
Os berbigões-coração são pequenos bivalves do tamanho de uma noz, mais conhecidos por seu formato distinto de concha. Mas um olhar mais atento revela que as conchas estão marcadas com “janelas” – estruturas minúsculas e transparentes que permitem a passagem da luz.
Esta arquitetura única está enraizada nas propriedades especiais da aragonita, uma forma cristalina de carbonato de cálcio (SN: 21/01/03). Esses cristais de aragonita estão dispostos em tubos de tamanho micrométrico que funcionam como cabos de fibra óptica, guiando a luz com precisão excepcional, enquanto filtram a radiação ultravioleta prejudicial que pode danificar as algas simbióticas dos moluscos ou seus próprios tecidos delicados.
A biofísica evolucionista Dakota McCoy, da Universidade de Chicago, e os seus colegas realizaram experiências microscópicas demonstrando que o lado da concha voltado para o Sol permite que mais do dobro da luz fotossinteticamente útil penetre no seu interior do que a luz ultravioleta prejudicial e prejudicial ao ADN.
De acordo com McCoy, esta capacidade de filtragem de luz provavelmente ajuda a reduzir o risco de branqueamento, um fenómeno mortal que afecta tanto os corais como as amêijoas e que está actualmente a ser exacerbado pelas alterações climáticas (SN: 07/08/24).
Simulações de computador demonstraram ainda que o arranjo das estruturas semelhantes a fibra óptica representa um compromisso evolutivo, ajustado com precisão para equilibrar a resistência mecânica do invólucro com a sua capacidade de transmitir luz de forma eficiente.
“Finalmente, alguém realmente descobriu isso”, diz Jingchun Li, biólogo evolucionista da Universidade do Colorado, em Boulder, que estuda a relação simbiótica entre berbigões e suas algas.
Os berbigões não são os únicos a canalizar a luz solar para as algas simbióticas. Outras criaturas marinhas, como os moluscos gigantes, também fazem isso (SN: 22/06/18). Mas enquanto estes bivalves enormes e estriados dependem de células especializadas para absorver a luz solar benéfica, os berbigões-coração, com as suas conchas bem fechadas, tiram partido da sua arquitectura única de aragonite.
“Eles estão usando minerais em suas conchas para fazer isso e não estruturas biológicas”, diz Sarah Lemer, geneticista evolucionista do Instituto Leibniz para a Análise de Mudanças na Biodiversidade em Hamburgo, Alemanha, que não esteve envolvida no estudo. “É muito legal.”
McCoy e outros agora pretendem aproveitar as propriedades da aragonita ou de suas intrincadas estruturas reticuladas para criar novos materiais com desempenho óptico superior – revolucionando potencialmente as tecnologias de comunicação sem fio e ferramentas de medição avançadas.
Uma qualidade que eles esperam replicar é a capacidade da aragonita de canalizar luz sem revestimentos reflexivos. Esses revestimentos são necessários em cabos de telecomunicações para confinar os sinais de luz, mas a aragonita possui naturalmente suas próprias características de contenção óptica.
“Ao imitar as estruturas de fibras agrupadas encontradas nos berbigões, poderíamos desenvolver sistemas que oferecem uma melhor recolha de luz”, diz Boon Ooi, investigador de fotónica na Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah, na Arábia Saudita.
“Bilhões de anos de design de produtos foram investidos nisso”, ressalta McCoy. Explorar o design da concha dos berbigões, diz ela, poderia levar a capacidades incomparáveis de transmissão de luz – deixando os utilizadores finais humanos destas tecnologias tão felizes como amêijoas.
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