Оптическая система глаз морских гребешков включает в себя вогнутое зеркало, которое отражает и фокусирует свет. Ученые показали, что эти зеркала многослойные и состоят из стопок кристаллов гуанина. По мнению авторов работы, знания о природных зеркалах с такой структурой помогут улучшить технологии создания оптических приборов — например, телескопов. Также в статье, опубликованной в *Science, *исследователи описали модель формирования изображения в глазах моллюска

У морских гребешков — съедобных двустворчатых моллюсков — больше двух сотен глаз. Глаза расположены по краю мантии моллюска и устроены не так, как у людей. Если у нас свет фокусируется на сетчатке при помощи линзы, в роли которой выступает хрусталик, у моллюсков свет собирается при помощи вогнутого зеркального слоя. Подобное устройство глаза также характерно для глубоководных рыб и ракообразных.

Шахматная доска глазами морского гребешка в зависимости от угла падения света. Benjamin A. Palmer et al / Science 2017

Сам зеркальный слой состоит из кристаллов гуанина — вещества, которое служит одним из четырех оснований в ДНК. Использование таких кристаллов в качестве оптического материала не уникально в природе — они участвуют в создании радужной расцветки панциря некоторых планктонных рачков и чешуи тропических рыб.

Глаза морского гребешка. Benjamin A. Palmer et al / Science 2017

Несмотря на то, что о существовании зеркальных глаз у моллюсков ученым известно более двухсот лет, детальную структуру зеркального слоя удалось рассмотреть только сейчас. Исследователи из института Вейцмана в Реховоте (Израиль) при помощи криоэлектронной сканирующей микроскопии изучили ультраструктуру зеркального слоя глаза морского гребешка Pecten maximus.

Зеркало состоит из 20–30 слоев, каждый из которых сложен из точно подогнанных пластинок. Пластинки представляют из себя квадратные кристаллы шириной в микрон. Верхние слои кристаллов лежат на нижних таким образом, что образуются ровные стопки. Судя по наличию четкой структуры по всему зеркальному слою, рост кристаллов строго контролируется.

Сегментированное зеркало в глазу морского гребешка. Benjamin A. Palmer et al / Science 2017

Сетчатка у гребешков тоже устроена необычно — она двуслойная, причем верхний слой состоит из клеток, которые очень похожи на фоторецепторы млекопитающих. Ученые при помощи моделирования работы оптической системы моллюска предположили, что два слоя сетчатки играют роль в создании центрального и периферического фрагментов изображения. В зависимости от того, под каким углом на зеркало падает свет, он преимущественно фокусируется на одном из слоев.

Что интересно, оптическая система гребешка очень напоминает сегментированные зеркала, которые используются в зеркальных телескопах. Даже большие космические телескопы используют зеркала для фокусировки волн. К примеру, зеркало «Джеймса Уэбба», который должны запустить в 2018 году, состоит из 18 шестиугольных сегментов, а его диаметр составляет 6,5 метров, что почти в три раза больше, чем у телескопа «Хаббл».

Сегментированное зеркало «Джеймса Уэбба». NASA

Авторы работы предполагают, что знания об устройстве природных сегментированных зеркал, которые используются для создания очень эффективных оптических систем, устойчивых к помехам, помогут инженерам создать новый тип приборов.

О том, как сейчас создаются зеркала для телескопов, можно узнать в нашем материале, посвященном экскурсии на Лыткаринский завод оптического стекла.

Автор: Дарья Спасская