Unos moluscos pasan luz a su interior por una fibra óptica natural

Un grupo de moluscos marinos tiene estructuras únicas en sus conchas que actúan como cables de fibra óptica para transmitir longitudes de onda de luz específicas a los tejidos de los bivalvos.

Investigadores de la Universidad de Duke y la Universidad de Stanford utilizaron microscopía electrónica y láser y simulaciones por computadora de las almejas llamadas berberechos de corazón (llamadas así por sus caparazones en forma de corazón) para descubrir que éstos están diseñados con áreas translúcidas que consisten en hebras delgadas como un cabello, dispuestas en haces, que transmiten luz a su interior.

Los hallazgos se publicaron en la revista Nature Communications.

Encontrados en las cálidas aguas ecuatoriales del Indo-Pacífico, los berberechos de corazón tienen una relación mutuamente beneficiosa con las algas microscópicas que viven dentro de sus tejidos. Pero las algas necesitan luz para prosperar.

Mientras que las algas obtienen refugio y un lugar seguro para vivir y crecer, las almejas se benefician al alimentarse de los azúcares que las algas producen a través de la fotosíntesis.

Para mantener este estrecho vínculo, las almejas han dominado el arte de la jardinería de interior, dirigiendo la luz hacia sus interiores, que de otro modo serían oscuros.

Han desarrollado tragaluces naturales para impulsar el crecimiento de sus compañeras algas sin abrir sus conchas y exponerse a los picos y garras de posibles depredadores.

"Básicamente, desarrollaron ventanas translúcidas en sus conchas", dijo la primera autora Dakota McCoy, quien comenzó este trabajo como becario en Duke. McCoy desde entonces se ha convertido en profesora asistente en la Universidad de Chicago.

Utilizando un microscopio de escaneo láser para estudiar la geometría 3D de las conchas de las almejas, los investigadores descubrieron que debajo de cada ventana, pequeñas protuberancias translúcidas más pequeñas que un grano de arena funcionan como lentes, concentrando la luz solar en un haz que penetra en el interior de la almeja donde residen las algas.

"Me lo imagino como una catedral orgánica con vidrieras, con la luz cayendo sobre los feligreses en el interior", dijo Sonke Johnsen, el autor principal y profesor de biología en Duke.

Los investigadores se llevaron otra sorpresa cuando observaron las conchas bajo un microscopio electrónico de barrido.

Los caracoles y muchos otros animales marinos utilizan una forma especial de carbonato de calcio llamado aragonito para hacer sus conchas. Bajo un microscopio, la mayor parte de la concha del caracol tiene una estructura en capas, con delgadas placas de aragonito apiladas en diferentes orientaciones, "algo así como un elegante ladrillo", dijo McCoy.

Pero dentro de cada ventana, el material de la concha forma fibras compactas, similares a pelos, en lugar de placas, todas alineadas en la dirección de la luz entrante. "Se ve completamente diferente de lo que uno esperaría", dijo McCoy en un comunicado.

Las simulaciones por computadora mostraron que el tamaño, la forma y la orientación de las fibras transmiten más luz al interior de los caracoles que otros posibles diseños que las criaturas podrían haber ideado hipotéticamente.

En particular, dejan pasar la luz en los rangos azul y rojo (las longitudes de onda óptimas para la fotosíntesis), pero parecen bloquear la radiación ultravioleta para que no penetre en sus conchas, donde de otro modo podría dañar su ADN.

"Juntas, las fibras y las lentes crean un sistema para filtrar las longitudes de onda malas, canalizar las longitudes de onda buenas y enfocarlas de modo que lleguen lo suficientemente lejos en la concha, de modo que los simbiontes de las algas obtengan el mejor entorno de iluminación posible", dijo el profesor Sonke Johnsen.

Los investigadores también descubrieron que, debido a que las fibras agrupadas en sus conchas son tan pequeñas y están tan juntas, si se hace pasar una luz a través de ellas, aparece una imagen de alta resolución de lo que está debajo en el otro extremo, casi como una pantalla de televisión.

El equipo dijo que se necesita más trabajo para comprender qué están haciendo, si es que hacen algo, las almejas con este superpoder de proyección de imágenes.

Un día, las almejas podrían ofrecer inspiración para nuevas formas de diseñar cables de fibra óptica que permitan que la luz viaje grandes distancias, incluso alrededor de curvas, sin escaparse y perder la señal en el camino, según los autores.