Шахова дошка очима морського гребінця в залежності від кута падіння світла
Benjamin A. Palmer et al / Science 2017
Оптична система очей морських гребінців включає в себе увігнуте дзеркало, яке відображає і фокусує світло. Вчені показали, що ці дзеркала багатошарові і складаються з стопок кристалів гуаніну. На думку авторів роботи, знання про природних дзеркалах з такою структурою допоможуть поліпшити технології створення оптичних приладів - наприклад, телескопів. Також в статті, опублікованій в Science, дослідники описали модель формування зображення в очах молюска
У морських гребінців - їстівних двостулкових молюсків - більше двох сотень очей. Очі розташовані по краю мантії молюска і влаштовані не так, як у людей. Якщо у нас світло фокусується на сітківці за допомогою лінзи, в ролі якої виступає кришталик, у молюсків світло збирається за допомогою увігнутого дзеркального шару. Подібний пристрій очі також характерно для глибоководних риб і ракоподібних.
Очі морського гребінця
Benjamin A. Palmer et al / Science 2017
Сам дзеркальний шар складається з кристалів гуаніну - речовини, яке служить одним з чотирьох підстав в ДНК. Використання таких кристалів в якості оптичного матеріалу не унікально в природі - вони беруть участь в створенні райдужного забарвлення панцира деяких планктонних рачків і луски тропічних риб.Незважаючи на те, що про існування дзеркальних очей у молюсків вченим відомо більше двохсот років, детальну структуру дзеркального шару вдалося розглянути лише зараз. Дослідники з інституту Вейцмана в Реховоті (Ізраїль) за допомогою Кріоелектронний скануючої мікроскопії вивчили ультраструктуру дзеркального шару очі морського гребінця Pecten maximus.
Дзеркало складається з 20-30 шарів, кожен з яких складний з точно підігнаних пластинок. Пластинки вдають із себе квадратні кристали шириною в мікрон. Верхні шари кристалів лежать на нижніх таким чином, що утворюються рівні стопки. Судячи з наявності чіткої структури по всьому дзеркальному шару, зростання кристалів суворо контролюється.
Сегментоване дзеркало в оці морського гребінця
Benjamin A. Palmer et al / Science 2017
Сітківка у гребінців теж влаштована незвично - вона двошаровий, причому верхній шар складається з клітин, які дуже схожі на фоторецептори ссавців. Вчені за допомогою моделювання роботи оптичної системи молюска припустили, що два шари сітківки грають роль в створенні центрального і периферичного фрагментів зображення. Залежно від того, під яким кутом на дзеркало падає світло, він переважно фокусується на одному з шарів.Що цікаво, оптична система гребінця дуже нагадує сегментовані дзеркала, які використовуються в дзеркальних телескопах. Навіть великі космічні телескопи використовують дзеркала для фокусування хвиль. Наприклад, люстерко «Джеймса Вебба», який повинні запустити в 2018 році, складається з 18 шестикутних сегментів, а його діаметр становить 6,5 метрів, що майже в три рази більше, ніж у телескопа «Хаббл».
Сегментоване дзеркало "Джеймса Уебба"
NASA
Автори роботи припускають, що знання про будову природних сегментованих дзеркал, які використовуються для створення дуже ефективних оптичних систем, стійких до перешкод, допоможуть інженерам створити новий тип приладів.Про те, як зараз створюються дзеркала для телескопів, можна дізнатися в нашому матеріалі , Присвяченому екскурсії на Литкарінскій завод оптичного скла.
Дарина Спаська
