Diese Muscheln nutzen ihre eigene Glasfaser, aber wofür? ☀️

Manchmal bergen Muscheln technologische Meisterleistungen, die man bisher nur menschlichen Labors zugeschrieben hätte. Bei der Untersuchung der Schalen einer bestimmten Molluskenart entdeckten Forscher eine einzigartige Fähigkeit zur Lichtleitung, die mit den besten Glasfasern vergleichbar ist.

Die Venus-Herzmuscheln (Corculum cardissa), kleine zweischalige Weichtiere, die in den tropischen Gewässern des Indo-Pazifik vorkommen, besitzen eine erstaunliche Besonderheit: Sie beherbergen photosynthetische Algen unter ihrer Schale. Im Austausch für diesen Schutz stellen die Algen den Mollusken essenzielle Nährstoffe zur Verfügung. Aber wie gelangt das Licht zu diesen Algen, wenn die Schale geschlossen bleibt? Wissenschaftler haben dieses Rätsel nun gelöst.


Die Schalen der Venus-Herzmuscheln weisen winzige transparente Fenster aus Aragonitkristallen auf, einem Mineral mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Diese Strukturen, die mit bemerkenswerter Präzision ausgerichtet sind, wirken wie Lichtkanäle. Bei der Analyse dieses Phänomens stellten die Forscher fest, dass Aragonit bestimmte Lichtwellenlängen optimal überträgt.

Genauer gesagt lassen diese natürlichen Fasern das für die Photosynthese nützliche Licht durch, während sie ultraviolette Strahlen blockieren. Eine doppelte Meisterleistung: Sie schützen die Algen vor genetischen Schäden und liefern gleichzeitig die Helligkeit, die für ihr Wachstum notwendig ist. Dakota McCoy von der University of Chicago vergleicht diese Funktion mit einem biologischen Sonnenschutz, einem hochentwickelten Schutzsystem.

Um diese Fenster zu untersuchen, verwendeten die Forscher Elektronenmikroskope und Laser. Dabei entdeckten sie unter diesen Öffnungen noch überraschendere Strukturen: kleine Erhebungen, die als Linsen fungieren. Ihre Aufgabe? Die Lichtstrahlen präzise zu bündeln und tief in die Schale zu leiten, sodass sie die symbiotischen Algen erreichen.

Das hier in Form von ultrafeinen Fasern verwendete Aragonit zeichnet sich durch seine Effizienz bei der Lichtübertragung aus, selbst ohne die Isolierung künstlicher Glasfaserkabel. Dakota McCoy ist der Ansicht, dass dieses System technologische Innovationen inspirieren könnte, um leistungsfähigere Glasfaserkabel zu entwickeln und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken.

Die Idee, sich von der Natur für technologische Fortschritte inspirieren zu lassen, ist nicht neu. In der Vergangenheit hatten Wissenschaftler bereits Austern untersucht, um ein widerstandsfähigeres und flexibleres Glas zu entwickeln. Venus-Herzmuscheln eröffnen eine neue Perspektive, bei der sich Biologie und Optik auf harmonische Weise verbinden.

Wenn der Mensch diese natürlichen Strukturen nachahmt, könnte er optische Systeme entwickeln, die Licht über große Entfernungen und selbst unter schlechten Bedingungen transportieren können. Ein weiterer Beweis dafür, dass die Natur mit Millionen Jahren der Evolution eine unerschöpfliche Inspirationsquelle bleibt.

Wie leiten Molluskenschalen Licht weiter?

Die Schalen bestimmter Mollusken wie der Venus-Herzmuscheln sind von natürlichen Strukturen durchzogen, die das Licht lenken können. Sie bestehen aus Aragonit, einer kristallinen Form von Kalziumkarbonat, und übernehmen eine ähnliche Funktion wie unsere Glasfaserkabel.

Diese feinen, präzise ausgerichteten Fasern übertragen speziell das für die Photosynthese der symbiotischen Algen nützliche Licht. Sie blockieren schädliche ultraviolette Strahlen, während sie das blaue und rote Spektrum durchlassen. Diese Filterung bietet sowohl Schutz als auch eine optimale Lichtenergieübertragung.

Das Aragonit in den Schalen besitzt einzigartige Eigenschaften: Es lenkt Licht ohne Schutzbeschichtung. Dieses natürlich optimierte Material inspiriert heute die Forschung, um leistungsfähigere, kostengünstigere Glasfaserkabel zu entwickeln, die Licht über große Entfernungen transportieren können.