北京
理解這種魚如何在漆黑的水中循環利用光線，可能推動植入式生物醫學設備的設計發展。
醫療植入物的下一次突破，可能來自潛伏在深海中的一種獠牙猙獰的魚。
專家們早就知道，深海是一個活生生的光影秀。大約75%的海洋生物具有生物發光能力，它們利用被稱為發光器的特殊發光器官來捕獵、求偶以及在漆黑環境中生存。
但日本廣島大學的一項新研究，卻考察了一種特定捕食者體內的獨特結構：細牙光魚（學名 Sigmops gracilis）。有趣的是，這種發光魚擁有一套復雜的內置光系統。
使用活體棱鏡
二十年來，廣島大學的巖坂正和教授一直在追尋魚鱗的秘密。他專門研究鳥嘌呤晶體，這種生物結構賦予了魚類彩虹般的光澤。在像金魚這樣的常見淺水物種中，這些晶體就像數百萬面微小的鏡子，直接將光反射回去。
細牙光魚遵循的則是完全不同的規則。
當巖坂在一艘科考船上檢查這種深海捕食者時，他發現其發光器官周圍密集地分布著一簇簇針狀的鳥嘌呤晶片。這些結構并不僅僅是在來回反彈光線。得益于其獨特的針狀細長形狀和分層排列方式，它們的行為不太像鏡子，而更像棱鏡。
這些結構會彎折、散射并主動操控光的方向。
巖坂在新聞稿中表示：“在這項研究中，我證實了強烈的各向異性反射——這意味著反射光會隨著光源方向的不同而發生顯著變化。這表明鳥嘌呤晶體在控制光方向上扮演著一種此前未被認識到的角色。”
未來的醫療設備
為了描繪這一現象，研究團隊使用電磁鐵操控鳥嘌呤晶體，改變它們的位置，同時將它們暴露在外部光源下。此外，他們還從不同角度拍攝和分析了光的散射情況，以記錄這些微觀結構如何引導魚類的發光。
令人驚訝的是，這條魚的身體就像一塊活的光子晶體，能捕獲泄漏的光并將其循環利用，從而在最關鍵的地方將亮度最大化。
據研究作者稱，這些層疊的結晶鳥嘌呤晶片，可以為那些旨在最大化并循環利用泄漏光，而不僅僅是反射所發出光線的仿生設計提供洞見。
在人體內部操控光線是極其困難的。體液會阻擋光，組織會吸收光。然而，從追蹤體內生物特征到激活靶向癌癥治療，光都至關重要。
由于細牙光魚的類棱鏡晶體經過了完美的優化，可在水中操控光線，這種結構為高效微型醫療植入物提供了藍圖。
啟示很明確：深海是一個尚未開發的技術寶庫，是一個活生生的實驗室。為了解鎖它，研究人員必須離開干燥的陸地。
巖坂表示：“在科考船上檢查深海魚時，我意識到僅靠實驗室里的材料無法獲得重要的見解。這一經歷引領我探索了一個新方向——受實地觀察到的未知現象啟發的仿生學。”
我們對海底的了解，比對深空的了解還要少，其奇特的居民可能看起來如同外星生物。然而，細牙光魚證明，那些看起來像怪物的生物，可能恰恰掌握著我們未來的藍圖。
這項研究成果于5月26日發表在《Biointerphases》期刊上。
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