Специальные клетки в гигантских моллюсках смещают длину волны света, чтобы защитить их от ультрафиолетового излучения и увеличить фотосинтетическую активность их симбионтов, показывает исследованиеУниверситета науки и техники короля Абдаллы, первоначально задуманное как исследование фотоники. Фотозащитный эффект позволяет гигантским подводным жителям обитать в очень мелких тропических водах, где достаточно света для фотосинтеза, а также потенциально вредных уровней ультрафиолетового излучения.
Как и кораллы, гигантские моллюски являются важными участниками рифовых экосистем и живут в симбиозе с фотосинтезирующими водорослями Symbiodiniaceae. У моллюсков также есть специальные клетки, известные как иридоциты, которые могут манипулировать светом через слои наноотражателей в каждой клетке. Более ранняя работа показала, что эти иридоциты рассеивают и отражают свет, чтобы увеличить фотосинтетическую эффективность водорослей Symbiodiniaceae.
Теперь команда ученых из Исследовательского центра Красного моря и Лаборатории фотоники обнаружила еще один способ, которым иридоциты помогают симбионту фотосинтезировать. Эксперты изучили морфологию и оптические характеристики иридоцитов в максимумах гигантского моллюска Tridacna. В результате ученые обнаружили, что они поглощают ультрафиолетовое излучение, а кроме того, повторно излучают его в виде фотосинтетически полезного света с большей длиной волны.
Рам Чандра Субеди, один из авторов исследования, объясняет, что иридоциты содержат чередующиеся слои кристалла гуанина с высоким показателем преломления и цитоплазмой с низким показателем преломления. Сжатие и расслабление этих слоев позволяет клетке настраивать свое влияние на свет. В результате гуаниновые палитры не только отражают вредное ультрафиолетовое излучение, но также поглощают его и излучают свет на более высоких длинах волн, которые безопасны и полезны для фотосинтеза.
Это увеличивает количество фотосинтетически активного излучения, доступного водорослевому симбионту, а также помогает защитить моллюсков и водоросли от ультрафиолетового излучения.
Кроме того, этот процесс может объяснить цвета мантии гигантских моллюсков. Их яркие окраски связаны не с оптическими различиями в ткани, а с различием в распределении или количестве симбионтов относительно иридоцитов у каждой особи.
Ученые предупреждают, что это всего лишь гипотеза, но, по их мнению, самое разумное объяснение разной окраски моллюсков. Являются ли различия в цвете функциональными последствиями, остается открытым вопросом.
Исследователи говорят, что сам проект изначально основывался на любопытстве. Ученые хотели увидеть, обладают ли иридоциты оптическими свойствами, которые могут быть полезны в фотонных технологиях.
Первоначально речь шла не о том, чтобы ответить на вопрос биологии, но в конце концов она многое объяснила об этом симбиозе и открыла новые вопросы в области биологической фотоники.
Сюзанна Россбах, ведущий автор исследования
Читать также
Германия стала первой крупной экономикой, которая отказывается от угля и ядерной энергетики
Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города
Посмотрите на голое ядро гигантской планеты: ученые нашли подобное впервые