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  • 當自然賦予科技靈感
  • (法)瑪特·富尼耶
  • 1047字
  • 2018-11-08 19:23:26

蛇尾海星

Ophiocoma wendtii,真蛇尾科

●小型海洋生物,外形似海星,身體為扁平圓盤形,有5只觸手。●觸手細,長5~8cm,用于移動和覓食。●骨骼為方解石,一種碳化合物。●生活在從百慕大到巴西的大西洋珊瑚礁中。

Ophiocomina nigra(黑色蛇尾)

動物策略

用身體觀看

蛇尾沒有眼睛,也沒有別的明顯的感覺器官。在生物學家戈登·亨德勒之前,人們都以為它是靠神經(jīng)末梢捕獲的信息來指明方向。神經(jīng)末梢能夠探明所處環(huán)境的化學變化。不過,今天我們知道蛇尾利用它們的感光器來感知水中的動作。它們具感光性的觸手可以察覺到預示著獵食者來臨的陰影,然后立即觸發(fā)一個逃跑的動作。當我們能用整個身體觀看時,哪里還需要眼睛……

收集光線

蛇尾感光器的光學精度超過了光學纖維。

蛇尾雖不如它的近親海星那么廣為人知,但它也有自己的魔法。蛇尾同樣擁有5個分支,它用這5只觸手在海底移動。然而,一種來自加勒比海的小型蛇尾,蛇尾海星,受到科學界的廣泛關注,卻不是因為它的外形,而是因為它的光亮:蛇尾海星的光線收集器比人類生產(chǎn)的任何一種都更完美。

白天,蛇尾在礁石的凹陷處躲避捕食者。這時,它的顏色是與環(huán)境混為一體的紅褐色。然而,到了晚上,當它出來覓食,它會發(fā)出一種美妙的白色和灰色光線。如此巨大的反差曾讓人們以為它們是兩個不同的物種。戈登·亨德勒(Gordon Hendler),一位海洋生物學家,在20世紀70年代末,發(fā)現(xiàn)蛇尾海星能夠改變顏色,而且它還擁有感光器。只是這兩種特點之間有什么關系呢?

戈登·亨德勒發(fā)現(xiàn),蛇尾在白天的褐色顏色來自一種含有彩色色素的“色素細胞”,與在烏賊(見第76頁)身上找到的為同一類。在夜晚,這些細胞會收縮,光線能夠穿透細胞直達動物的骨架,骨架上覆蓋著一種微小的光線收集器。這些光線收集器是透明的,外形就像光學透鏡,而且,在它們的焦點上,是能對光線做出反應的神經(jīng)細胞。

現(xiàn)在的問題變?yōu)椋何覀兡苌a(chǎn)類似于蛇尾的感光器嗎?它們極高的光學精度正是光纖和信息科學領域所需要的。蛇尾海星的骨骼是方解石,一種為人熟知的材料,由碳合成的晶體結構的礦物質(zhì)。不過,蛇尾的巧妙在于,它合成的方解石透鏡僅由一塊晶體制成——我們通常在晶體上觀察到的角正好就是透鏡形成的突起。這是人類目前還無法模仿的生物奇跡。

完美的透鏡

理想的透鏡是在17世紀由笛卡爾(Descartes)和荷蘭的科學家惠更斯(Huygens)發(fā)明的。他們發(fā)現(xiàn)只有一面凸起的透鏡是不完美的,它不能將收集的全部光線都集中到唯一的焦點上。于是,他們想到了將透鏡的另一面也打磨成凸起狀,以此修正這個缺陷。通過電子顯微鏡觀察得知,蛇尾的方解石透鏡完全符合笛卡爾和惠更斯計算出來的完美曲線。

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