科學新發現：雞心蛤身負天然光纖結構，有助未來仿生光學與無線通訊新發展

分布於印度洋與太平洋淺水域的雞心蛤（Corculum cardissa）讓人一眼就留下深刻印象的莫過於心形狀的奇特外型。如今科學家進一步發現，它們還擁有十分特殊的內在結構，其導光方式就和電信公司透過光纖提供高速連網的原理非常相似。

研究人員於 11 月 19 日在《自然通訊》（Nature Communications）期刊發表了相關研究報告。這是目前生物體存在光纖束的首次發現，報告中闡述了雞心蛤如何利用陽光滋養生活在牠們體內的共生藻類，同時保護藻類免受有害紫外線的侵害。做為回報，這些藻類為蛤蜊提供糖分及其他必需營養素。

研究人員在報告中特別強調道，這一發現突顯了與人類技術獨創性相媲美的進化適應，同時為未來發展仿生光學系統（bioinspired optical system）提供了潛在可能性的洞見。

天然排列出類光纖結構，外殼強度與透光能力的完美平衡

最令研究人員感到奇特的是，雞心蛤的貝殼表面布滿了許多「窗口」，它們是可讓光線穿透的微小透明結構。一種碳酸鈣的結晶形式，亦即霰石（aragonite）的特殊性質造就了這種獨特的結構。霰石晶體排列成微米級管狀結構，功能如同光纖電纜，能夠極為精準地引導光線，同時過濾掉可能傷害共生藻類或蛤蜊自身脆弱組織的有害紫外線。

芝加哥大學的進化生物物理學家 Dakota McCoy 與其同事進行顯微鏡實驗發現，貝殼向陽的一面能讓超過兩倍於有害 DNA 破壞性紫外線的有益光線穿透，這些光對光合作用特別有幫助。

McCoy 指出，這種濾光能力可能有助於降低白化的風險。白化是一種會對珊瑚和蛤蜊造成影響的致命現象，目前正因氣候變遷而加劇。

電腦模擬進一步證明，這些類光纖結構的排列是一種進化上的權衡，精細調整了貝殼外殼機械強度與其有效透光能力之間的平衡。

利用雞心蛤霰石屬性及光纖束結構，開發出增強光收集能力的光通訊系統

McCoy 和其他研究人員如今設想利用霰石屬性或其精密的晶格結構，開發出具備卓越光學效能的新材料，這有望徹底改變無線通訊技術和先進測量工具。他們希望複製的一項特性是，霰石無需反射塗層就能導光的能力。目前，電信光纖需要反射塗層來限制光信號的傳輸，而霰石則天然具有光學束縛的特性。

該研究將揭開最令人期待的可能性，亦即透過模仿雞心蛤中發現的光纖束結構，未來有望開發出增強光收集能力的通訊系統，帶來無與倫比的光傳輸能力。

• Nature’s first fiber optics could light the way to internet innovation

（首圖來源：Jan Delsing, Public domain, via Wikimedia Commons）

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