Ученые: гигантские моллюски манипулируют светом, чтобы помочь своим симбионтам

Фотозащитный эффект позволяет гигантским тридакнам (Tridacna gigas) жить на мелководье тропических вод, где достаточно света для фотосинтеза, а также имеется потенциально вредный уровень ультрафиолетового излучения. Специальные клетки в этих крупных двухстворчатых моллюсках смещают длину волны света, чтобы защитить их от ультрафиолетового излучения и повысить фотосинтетическую активность их симбионтов. Об этом говорится в исследовании Университета науки и техники короля Абдаллы, которое изначально задумывалось как исследование фотоники. 

Как и кораллы, гигантские тридакны играют важную роль в рифовых экосистемах и живут в симбиозе с фотосинтезирующими водорослями Symbiodiniaceae. У моллюсков также есть специальные клетки, известные как иридоциты, которые могут манипулировать светом через слои наноотражателей в каждой клетке. Более ранняя работа показала, что эти иридоциты рассеивают и отражают свет, чтобы увеличить фотосинтетическую эффективность водорослей Symbiodiniaceae.

В новой работе ученые обнаружили еще один способ, которым иридоциты помогают симбионту фотосинтезировать. Они изучили морфологию и оптические характеристики иридоцитов и обнаружили, что они поглощают ультрафиолетовое излучение и переизлучают его в виде фотосинтетически полезного света с большей длиной волны.

Рам Чандра Субеди, один из авторов исследования, объясняет, что иридоциты содержат чередующиеся слои гуанина — азотистого основания, являющегося составной частью нуклеиновых кислот — с высоким показателем преломления и цитоплазмой с низким показателем преломления. Сжатие и расслабление этих слоев позволяет клетке манипулировать светом.

«Гуаниновые палитры не только отражают вредное ультрафиолетовое излучение, но также поглощают его и излучают свет на более высоких длинах волн, которые безопасны и полезны для фотосинтеза», — Рам Чандра Субеди.

Это увеличивает количество фотосинтетически активного излучения, доступного водорослям Symbiodiniaceae, а также помогает защитить моллюсков и водоросли от ультрафиолетового излучения.

Соавтор исследования Сюзанна Россбах, говорит, что первоначальной целью работы было изучение иридоцитов, чтобы выяснить, обладают ли они оптическими свойствами, которые могут быть полезны в фотонных технологиях. 

«Первоначально речь шла не о том, чтобы ответить на вопрос биологии, но в конце концов работа многое объяснила об этом симбиозе и открыла новые вопросы в области биологической фотоники», — заключает Россбах.