심장 새조개 껍질은 번들 광섬유 케이블과 집광 렌즈를 사용하여 광합성을 위해 햇빛을 전달합니다.

소환

McCoy, DE, Burns, DH, Klopfer, E., Herndon, LK, Ogunlade, B., Dionne, JA, . . . 존슨, S. (2022). 심장 새조개 껍질은 번들로 묶인 광섬유 케이블과 집광 렌즈를 사용하여 광합성을 위해 햇빛을 전달합니다. bioRxiv, 2022.10.28.514291.

• 광공생
• 심비오디늄
• 포토닉스, 광학
• 공생, 이매패류
• Corculum Cardissa
• FDTD
• FEM
• 전염
• 투명도

짧은

심장 새조개 껍질은 햇빛을 광합성 공생체에 전달하고 광섬유 케이블을 사용하여 고해상도 이미지를 투사하며, 응축 렌즈는 빛의 초점을 맞추고 껍질 구조는 UV 방사선을 차단합니다 .

요약

심장 새조개(Corculum Cardissa 및 spp.)는 빛이 광합성 공생체에 도달할 수 있도록 껍질에 투명한 창을 진화시킨 이매패류입니다. 이러한 창은 방사형 줄무늬, 모자이크 또는 점과 같은 패턴으로 배열됩니다. 창문은 탄산칼슘의 일종인 아라고나이트로 만들어졌습니다.

창문의 아라고나이트는 불투명한 껍질 영역에서 발견되는 평면형 교차 아라고나이트와 달리 길쭉한 섬유질 결정을 형성합니다. 이러한 섬유상 결정은 가장 높은 굴절률을 갖는 아라고나이트의 c축을 따라 광학적으로 동일 배향됩니다. 인간이 만든 광섬유 케이블과 유사한 이러한 배열은 빛을 효율적으로 전송합니다. 이러한 아라고나이트 구조는 유기체에서 최초로 알려진 광섬유 케이블 다발의 사례입니다.

쉘 창은 천연 광섬유 시스템으로 작용하여 가시광선(400-700nm)의 최대 40%를 전송하는 동시에 유해한 UV 방사선(300-400nm)의 상당 부분을 필터링합니다. 관찰된 아라고나이트 섬유의 크기(폭 약 1μm)와 c축 방향은 최적의 광 투과에 기여합니다.

또한 일부 심장 새조개는 각 창 아래 내부 껍질 표면에 작고 투명한 돌기가 있어 응축 렌즈 역할을 합니다. 이 렌즈는 햇빛을 집중시켜 잠재적으로 껍질 내 더 깊은 공생체가 풍부한 조직으로 햇빛을 유도합니다.

이러한 적응은 광합성을 위한 빛 요구 사항과 포식 및 UV 손상으로부터의 보호 사이의 균형을 맞추는 복잡한 생체 광자성 솔루션을 나타냅니다. 이 시스템은 미래에 새로운 광학 기술에 영감을 줄 수 있습니다.

출처: https://www.biorxiv.org/content/biorxiv/early/2022/10/31/2022.10.28.514291.full.pdf