有隐形眼睛的闪亮虾

虾幼虫用一种有机晶体来隐藏它们的眼斑
2023年2月24日

采访

本·帕尔默,内盖夫本-古里安大学

卡通虾

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脆弱的幼年海洋生物有一个令人难以置信的策略,在它们长得足够大以保护自己之前逃脱被吃掉:它们通过使自己变得透明来隐身。但它们对眼睛不起作用,因为当你为了看到它而收集光线时,你会留下一个黑点,捕食者可以看到。为了解决这个问题,一些虾幼虫在它们的视网膜上塞满了微小的球体或纳米球体,这些球体可以将周围的光线弯曲到它们注视的方向,使它们的眼睛消失。内盖夫本-古里安大学的本·帕尔默说,这些纳米球的光学特性与动物生活的环境相适应。

本——许多海洋动物一开始都是浮游生物。所以这些小动物漂浮在开阔的海洋里,有点像洋流的突发奇想之类的。它们四处漂浮,基本上是没有防御能力的生物。但它们为避免被捕食者吃掉所采取的策略之一就是变得透明。所以它们里面几乎没有色素。它们看起来就像玻璃一样。但你无法去除色素的地方之一是你的眼睛。所以如果你想看东西,你必须吸收光子,而光子需要被色素捕获。如果没有这个反射器,这些动物就会在透明的背景上看起来像两个黑点。这个反射器的想法是,它是一个伪装装置,覆盖那些吸收色素,那些眼睛里的深色色素。 And the colour of this reflector is matched to the watercolour of the habitat that the organisms live in. So they are matched with the background and essentially appear invisible to predators.

这是一个有意识的选择,还是这只是折射的工作方式?

所以这绝对不是一个有意识的选择。这些生物在基因上就有这种特征。所以我们发现在不同种类的甲壳类动物中,它们在水中的栖息地略有不同,然后它们有不同的眼睛颜色,这与它们生活的水的颜色相匹配。从深蓝色一直到黄绿色。反射器调整的方式与那些纳米球的大小相匹配。所以在每一个物种中,你会发现不同大小的纳米粒子,这些纳米粒子被优化以在它所生活的水中伪装它。

如果个人从一个环境移动到另一个环境,这是否会改变?

本:我们确实在一个特定的物种中发现,这种生物在黑暗和光明中确实会改变眼睛的颜色。这是一个从事这个项目的学生偶然发现的。我想是一天早上她进来的时候,她发现那些在黑暗中的虾已经把眼睛的颜色从黄色变成了绿色。这个过程是可逆的。所以当你把灯打开时,它们可以改变眼睛的颜色,它们保持球体的大小。这似乎是每个物种与生俱来的特质。它们所做的是微妙地改变球体的排列,这就改变了反射器的光学特性。

当他们成年后,这些晶体会留在周围吗?随着年龄的增长,这种功能会改变吗?

本:这是一个非常有趣的问题。十足甲壳类动物,我们说的是虾,对虾,龙虾等等,它们有一个非常有趣和复杂的生命周期。所以它们一开始是一种漂浮在公海上的幼体动物。然后它们经历了这个非常戏剧性的蜕变过程,就像毛毛虫变成蝴蝶一样。它们完全改变了自己的行为、栖息地、解剖结构和视觉系统。一切都改变了。事实上,我们几年前在成年甲壳类动物身上首次发现了这种晶体物质。成年甲壳类动物有一个非常复杂的眼睛,叫做反射复眼,与我们的眼睛不同,它使用反射镜而不是透镜来实现光学,它是由我们几年前发现的晶体构成的。成人眼睛的反射器实际上位于视网膜后面。这个想法是通过视网膜传输的光有第二次被吸收的机会。 So it bounces back off this reflector, which is made of crystals, back to the retina to increase the photon capture of the eye.

这些晶体是有机的。你认为这些晶体的发现,或者更确切地说,发现它们在操纵方面有多有用,可能会对我们自己的材料结构产生影响吗?

仿生材料,尤其是仿生光学材料的研究领域正在不断发展。人们对寻找高反射材料越来越感兴趣,这种有机材料可以替代无机纳米颗粒,例如,无机纳米颗粒目前用于颜料、油漆和化妆品等领域。因此,人们对这一领域越来越感兴趣,越来越多的领域开始尝试探索如何将这些信息转化为现实世界中的应用。

威尔-但还不能算是隐形衣。

本,我认为我们离这个目标还有一段距离。我认为我们还有很多东西需要学习。所以我们试着。享受从基本角度理解这些系统的乐趣,同时也试着了解它们在做什么,以及我们如何将其转化为现实世界的应用。

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