Los ojos del Acanthopleura granulata están hechos del mismo mineral de carbonato de calcio que su concha
Un molusco marino construido como un pequeño tanque puede ver con los ojos hechos de la misma materia que su concha
El Acanthopleura granulata (conocido como chiton difuso o chiton fantasma), es un pill bug del mar. Este animal tiene una concha hecha de placas superpuestas, lo que le permite rodar en defensa si un depredador se las arregla para hacer palanca en la zona de rocas mareales que es su hogar. Los investigadores han sabido por mucho tiempo que los quitones tienen tejidos blandos incrustada en sus trajes flexibles de armadura, y que algunos de estos tejidos blandos son sensibles a la luz. Ahora han descubierto que el A. granulata tiene miles de ojos reales que pueden ver a peces de 8 pulgadas de largo (20 centímetros) a 6,5 pies (2 metros) de distancia.
Incluso más extraño, estos ojos están hechos del mismo mineral de carbonato de calcio que la concha del chiton. Sin embargo, el animal tiene que abandonar cierta integridad estructural a cambio de la función sensorial.
"Creemos que este sistema nos podría dar lecciones de diseño para aprender cómo la naturaleza es capaz de producir estructuras materiales con múltiples funciones diferentes", dijo Ling Li, uno de los autores del estudio e investigador postdoctoral en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard.
Inspiración natural
Ling y el resto del equipo de investigación han estudiado varios animales con extrañas armaduras y exoesqueletos multitarea. Las estrellas frágiles, que son parientes de las estrellas de mar, tienen lentes de luz con sensores incorporados en sus exoesqueletos. Algunas lapas tienen áreas estructuralmente especiales en sus conchas de lo contrario translúcidas que crean pantallas de colores. Las ostras ventana (Placuna placenta) tienen conchas casi transparentes que, sin embargo, son extremadamente fuertes.
El objetivo, dijo Li, es el uso de diseños de la naturaleza para mejoras en la ingeniería y la tecnología. Las ostras ventana, por ejemplo, podrían inspirar para parabrisas más fuertes en los vehículos de combate. Y las conchas del chiton podrían servir de base para la creación de materiales de autocontrol, como muros incrustados con sensores que detectan grietas, dijo Li.
El nuevo trabajo, publicado en la edición del 20 de noviembre de la revista Science, revela que los ojos del chiton son muy diferentes de los ojos humanos. Mientras que los ojos humanos están hechos de proteínas, los ojos del chiton son de aragonita, un mineral. La aragonita es una especie de carbonato de calcio que se encuentra en muchos moluscos. Las perlas creadas por las ostras son una mezcla de aragonita y una proteína llamada conchiolina.
Los investigadores examinaron la estructura microscópica de estos ojos de aragonita, comparándolos con la estructura de la armadura de los alrededores. También corrieron experimentos y simulaciones para revelar que los ojos son más que manchas apenas sensibles a la luz y que en realidad resuelven imágenes. A más de 6 pies de distancia los quitones pueden ver una mancha que representa un pequeño pez. Esto les da tiempo para ponerse a salvo en la roca por debajo de la que el potencial depredador no puede desalojarlos, dijo Li.
Compensaciones funcionales
Sin embargo, la vista tiene sus costos. Los investigadores encontraron que las estructuras oculares de aragonita no son tan fuertes como la armadura de los alrededores. Aunque los dos están hechos del mismo mineral, la aragonita en los ojos tiene una estructura cristalina diferente. Esa estructura diferente, junto con un espacio de poros debajo de los ojos, los hace más débiles. Por lo tanto, se fracturan más fácilmente.
"Es un compromiso", dijo Li.
Los quitones han encontrado algunas estrategias de protección, según los investigadores. Las estructuras del ojo se agrupan en pequeños "valles" en la armadura del molusco, que ayudan a mantenerlos a salvo. Sus capas subyacentes parecen ser duras y gruesas, por lo que cualquier daño no penetra completamente. Y los quitones tienen hasta 1.000 ojos y pueden desarrollar más a lo largo de su vida, en sustitución de los que estén dañados.
Los seres humanos están muy lejos de ser capaces de replicar este sistema natural debido a que, dijo Li, la fabricación de este tipo de intrincadas estructuras microscópicas sigue siendo imposible. Eventualmente, sin embargo, los fabricantes podrían ser capaces de imprimir paneles estructurales 3D con capacidades ópticas integradas.
"El siguiente paso sería estar buscando en el proceso de formación de este sistema", dijo Li. Y los investigadores todavía tienen que descubrir cómo estos pequeños moluscos simples integran la información de los cientos de ojos que salpican sus cuerpos.
Artículo científico: Multifunctionality of chiton biomineralized armor with an integrated visual system
