摘要：光纤技术堪称是现代人类信息文明的基石之一，简单来讲，这种技术的核心原理就是，利用光的全反射让光信号在特制的透明介质中传播，使其可以在损耗极小的情况下沿着光纤传输。
光纤技术堪称是现代人类信息文明的基石之一，简单来讲，这种技术的核心原理就是，利用光的全反射让光信号在特制的透明介质中传播，使其可以在损耗极小的情况下沿着光纤传输。
令人觉得不可思议的是，根据一项发表在《自然·通讯》的研究，科学家在对心鸟蛤（Corculum cardissa）进行研究时发现，这种软体动物居然也掌握了“光纤技术”。下面我们就来看看这具体是怎么回事。
心鸟蛤属于软体动物门、双壳纲、帘蛤目，主要分布在印度洋和太平洋温暖海域，其外壳看上去很像爱心形状，有两个面，它们总是会将其中的一面朝向阳光，另一面则相反。
科学家发现，在心鸟蛤朝向阳光的这一面外壳上，存在着大量透明的“小窗”，每一个“小窗”下都分布着密密麻麻的纤维状结构，这些纤维比头发丝还要细，排列得极为紧密，其主要成分是碳酸钙的一种透明结晶形式——文石，当光线从这些“小窗户”进入时，这些纤维就会像人类制造的光纤一样，将光线传输到壳内的特定区域。
那么，心鸟蛤的这种“光纤”到底有什么用呢？科学家认为，这其实是为心鸟蛤壳内的共生甲藻（Dinoflagellates）“量身定制”的。
简单来讲，甲藻是一类能够进行光合作用的微小藻类，它们可以与心鸟蛤形成密切的共生关系——心鸟蛤为甲藻提供稳定的栖息环境和二氧化碳（代谢过程产生），而甲藻则通过光合作用生产出糖类等有机物，为心鸟蛤提供生存所需。
问题在于，甲藻生活在心鸟蛤厚重的外壳之内，阳光如何能够到达它们的“工作区域”呢？实际上，这正是心鸟蛤的“光纤技术”发挥作用的地方。
科学家指出，与心鸟蛤同属双壳纲的另一类生物——大砗磲（Tridacna gigas）也拥有与光合作用藻类共生的能力，它们的解决方案非常简单，那就是时常会打开自己的外壳，让其内部直接暴露在阳光下，以此为共生藻类提供光照，但显而易见的是，这种行为无疑增加了被捕食的风险。
相比之下，心鸟蛤则显得非常高明，它们无需打开壳体，就可以通过其自身的“光纤技术”将阳光引入壳内，从而为其中的甲藻提供充足的光线。
令人惊讶的是，科学家通过高精度显微镜和计算机模拟分析发现，心鸟蛤的“光纤”的精密水平高得令人吃惊，其大小、形状和排列方式几乎是最优解，使得光线能够以很高的效率被传输到目标区域，除此之外，这种“光纤”还可以选择性地过滤光线，可以让光合作用所需要的红光和蓝光进入，同时阻挡紫外线等有害光线。
不得不说，如此精妙的“设计”，实在是令人觉得不可思议，同时也会令人疑惑，这种软体动物所掌握的“光纤技术”，真是进化来的吗？实际上，从现代进化论的角度来讲，这也是可以解释的。
一个合理的推测就是，在很久很久以前，心鸟蛤的祖先应该只是一种拥有普通外壳的软体动物，在那个时候，它们就已经和甲藻形成了密切的共生关系，但它们的外壳并没有特别的透光性，只是一层保护屏障。
然而在代代繁衍的过程中，基因突变是不可避免的，在某些个体中，壳体的某些区域变得稍微透明了一些，进而能够让一些阳光直接进入壳体内部，而这无疑是一个有利的性状，因为它能够在外壳处于闭合的情况下，仍然可以为共生的甲藻提供一些阳光。
于是在接下来的进化过程中，自然选择开始发挥作用，拥有更大透明区域的个体，与之共生的甲藻就能进行更多的光合作用，为宿主提供更多的糖类等有机物，它们也因此拥有了更多的生存优势，进而逐渐在种群中占据主导地位。
在此之后，基因突变和自然选择继续推动壳体的优化，一些突变导致壳体的碳酸钙晶体排列更加规则和透光，甚至在透明区域下方形成了纤维状的结构，这样的纤维大幅提高了光的传输效率，开始具备光线引导功能。
随着时间的流逝，这些纤维状结构继续优化，其光线引导功能逐渐增强，与此同时，一些纤维由于基因突变开始展现波长选择性，能够优先传输光合作用所需的红光和蓝光，同时阻挡对生物有害的紫外线，而由于这种性状能够提高它们的生存优势，因此后续又会得到进一步的加强。
在这此过程中，每一个微小的变化，只要能够带来哪怕一点点的生存优势，就有可能不断积累和优化，于是在经过漫长时间的进化之后，心鸟蛤最终进化出了一种令人觉得不可思议的生物学奇迹，也就是我们现在所看到的“光纤技术”。当然了，这也只能说是一种推测，实际情况是否真是如此，我们目前还无法给出确定的答案。
参考资料：Heart cockle shells transmit sunlight to photosymbiotic algae using bundled fiber optic cables and condensing lenses，Nature Communications volume 15, Article number: 9445，doi.org/10.1038/s41467-024-53110-x
来源：魅力科学
