Rossella Racovitzae: Έτσι ονομάζεται ένα είδος θαλάσσιου σφουγγαριού, που ζει σε βάθος έως και 200 μέτρα, ανοικτά του Ανταρκτικού ωκεανού, κάτω από παγόβουνα και σχεδόν σε πλήρες σκοτάδι. Έχει την ικανότητα, χάρη στο αγκαθωτό του σχήμα να συλλέγει το λιγοστό φως που χρειάζεται για να επιβιώσει, το ίδιο είναι μια πηγή φωτός για τον περιβάλλοντα χώρο και είναι ο εμπνευστής των οπτικών ινών.
Η ανακάλυψη
Ήταν αρχές του 1990 όταν οι Elda Gaino και Michele Sarà του πανεπιστημίου της Genoa στην Ιταλία, παρατήρησαν στο εσωτερικό του σφουγγαριού την ύπαρξη πράσινης άλγης. Αυτό τους οδήγησε στο συμπέρασμα, πως με κάποιο τρόπο το φως φτάνει σε τόσο μεγάλα βάθη και στη συνέχεια στο εσωτερικό του οργανισμού, όπου χρησιμοποιείται από τα φύκια που ζουν εκεί για φωτοσύνθεση. Ίσως, προσθέτουν οι ερευνητές, σε αντάλλαγμα οι σπόγγοι να λαμβάνουν θρεπτικές ουσίες από τα φύκια.
Παραγωγή οπτικών ινών
Στα μεγάλα εργοστάσια της Corning στο Wilmington και σε θερμοκρασίες που φτάνουν τους 1.550 βαθμούς κελσίου, κάθε δευτερόλεπτο παράγεται σχεδόν ένα μέτρο ίνας γυαλιού, το οποίο επεξεργάζεται για να δημιουργηθούν οπτικές ίνες, λεπτές σαν τρίχες μαλλιών, που ελέγχονται και τυλίγονται αρκετές μαζί κάτω από ένα προστατευτικό περίβλημα. Ένα εργοστάσιο μπορεί να λειτουργεί 24 ώρες την ημέρα και να παράγει εκατομμύρια χιλιόμετρα οπτικές ίνες τον χρόνο.
Αντίθετα στον Ανταρκτικό Ωκεανό, εδώ και εκατοντάδες χρόνια, βρίσκεται σε εξέλιξη μια άλλη φυσική διαδικασία. Εκεί τα θαλάσσια σφουγγάρια του είδους Rossella Racovitzae, απορροφούν σιωπηλά το διοξείδιο του πυριτίου από το ψυχρό νερό του ωκεανού -που είναι το κύριο συστατικό του γυαλιού- και χρειάζονται περισσότερο από έναν αιώνα για να φτάσουν το μήκος του ενός μέτρου και να δημιουργήσουν τον γυάλινο σκελετό τους. Οι ίνες των σπόγγων έχουν αξιοσημείωτη αντοχή αφού μπορούν ακόμα και να δεθούν κόμπο.
Και στις δύο περιπτώσεις δημιουργείται ένα παρόμοιο προϊόν: λεπτές δέσμες από γυαλί που μπορούν να κατευθύνουν το φως κατά μήκος τους, ακόμα και όταν υπάρχουν καμπύλες.
Οι οπτικές ίνες θα μεταφέρουν σε τεράστιες αποστάσεις, φωνή από τηλεφωνικές συνομιλίες και χείμαρρο ψηφιακών δεδομένων με αξιοσημείωτη ακρίβεια, διαύγεια, αστραπιαία και όλα αυτά κωδικοποιημένα ως παλμούς φωτός. Αντίθετα, κανείς δεν γνωρίζει γιατί αυτές οι εύκαμπτες και ακανθώδεις προεξοχές των σπόγγων μεταφέρουν φως. Ίσως αυτή η ικανότητα τα βοηθά στην επιβίωσή τους, στα κρύα και σκοτεινά βάθη της Ανταρκτικής, υποστηρίζουν μερικοί ερευνητές.
«Οι σπόγγοι προφανώς είναι απόλυτα ευτυχισμένοι στο νερό» λέει η Ann M. Mescher, μηχανικός και ειδική στις πολυμερείς ίνες, του University of Washington στο Seattle. «Είναι συναρπαστικό να υπάρχει ένα πλάσμα που μπορεί να παράγει αυτές τις ίνες, σε χαμηλή θερμοκρασία και με αυτές τις μοναδικές μηχανικές και αξιόλογες οπτικές ιδιότητες».
Γυάλινοι σκελετοί
Αν και οι βιολόγοι γνώριζαν για αρκετό καιρό τη δυνατότητα των σπόγγων να μεταφέρουν το φως, μόλις πρόσφατα έριξαν μια προσεκτική ματιά στη δομή τους. Διαπίστωσαν πως είναι φτιαγμένος από ίνες γυαλιού, σε μια σύνθεση και δομή σημαντικά διαφορετική από ότι έχει ο άνθρωπος δημιουργήσει.
Το γυαλί είναι μια μακροχρόνια επιλογή για του σπόγγους. Για άγνωστους λόγους, περίπου πριν 600 εκατομμύρια χρόνια, αυτά τα πρωτόγονα ζώα ξεκίνησαν την ενσωμάτωση του πυριτίου ως υλικό για τα σκληρά τους τμήματα. Αυτή είναι η διαφορά τους με τον υπόλοιπο ζωικό κόσμο, που λαμβάνει για τα σκελετώδη μέρη ενώσεις ασβεστίου ανάμεσα στα άλλα υλικά.
Οι βιολόγοι δεν νοιάζονται τόσο πολύ για τις τεχνολογικές δυνατότητες του σπόγγου όσο για το μηχανισμό παραγωγής του γυάλινου σκελετού. Για αυτούς οι σπόγγοι ενσαρκώνουν με φυσικό τρόπο ότι πιο θαυμαστό και πολύπλοκο: Η αλληλεπίδραση της ζωής των φυκιών και των σπόγγων οδηγούν πραγματικά την εξέλιξη με αυτό το φυσικό τρόπο ή θα μπορούσε να είναι απλώς ένα τεχνούργημα φωτός που παράγεται από ένα σκελετό από γυαλί?
Άλλες εφαρμογές
Οι γιατροί χρησιμοποιούν τις οπτικές ίνες για ενδοσκόπηση στο εσωτερικό του σώματος. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων για να φωτίζουν τις ενδείξεις στα ταμπλό των αυτοκινήτων.
Οι αρχιτέκτονες για να κατευθύνουν μέσω αυτών το φως της ημέρας στα πιο σκοτεινά σημεία του κτιρίου. Στην Ιαπωνία τοποθετούν τεράστιους φακούς που εστιάζουν την ηλιακή ακτινοβολία στις ταράτσες των ουρανοξυστών και μέσω οπτικών ινών στέλνουν το φως ακόμα και στα πιο σκοτεινά μέρη του κτιρίου.
----------------------------------------------------
Περισσότερα για τη δομή των ινών στο Science News.
Η ανακάλυψη
Ήταν αρχές του 1990 όταν οι Elda Gaino και Michele Sarà του πανεπιστημίου της Genoa στην Ιταλία, παρατήρησαν στο εσωτερικό του σφουγγαριού την ύπαρξη πράσινης άλγης. Αυτό τους οδήγησε στο συμπέρασμα, πως με κάποιο τρόπο το φως φτάνει σε τόσο μεγάλα βάθη και στη συνέχεια στο εσωτερικό του οργανισμού, όπου χρησιμοποιείται από τα φύκια που ζουν εκεί για φωτοσύνθεση. Ίσως, προσθέτουν οι ερευνητές, σε αντάλλαγμα οι σπόγγοι να λαμβάνουν θρεπτικές ουσίες από τα φύκια.
Παραγωγή οπτικών ινών
Στα μεγάλα εργοστάσια της Corning στο Wilmington και σε θερμοκρασίες που φτάνουν τους 1.550 βαθμούς κελσίου, κάθε δευτερόλεπτο παράγεται σχεδόν ένα μέτρο ίνας γυαλιού, το οποίο επεξεργάζεται για να δημιουργηθούν οπτικές ίνες, λεπτές σαν τρίχες μαλλιών, που ελέγχονται και τυλίγονται αρκετές μαζί κάτω από ένα προστατευτικό περίβλημα. Ένα εργοστάσιο μπορεί να λειτουργεί 24 ώρες την ημέρα και να παράγει εκατομμύρια χιλιόμετρα οπτικές ίνες τον χρόνο.
Αντίθετα στον Ανταρκτικό Ωκεανό, εδώ και εκατοντάδες χρόνια, βρίσκεται σε εξέλιξη μια άλλη φυσική διαδικασία. Εκεί τα θαλάσσια σφουγγάρια του είδους Rossella Racovitzae, απορροφούν σιωπηλά το διοξείδιο του πυριτίου από το ψυχρό νερό του ωκεανού -που είναι το κύριο συστατικό του γυαλιού- και χρειάζονται περισσότερο από έναν αιώνα για να φτάσουν το μήκος του ενός μέτρου και να δημιουργήσουν τον γυάλινο σκελετό τους. Οι ίνες των σπόγγων έχουν αξιοσημείωτη αντοχή αφού μπορούν ακόμα και να δεθούν κόμπο.Και στις δύο περιπτώσεις δημιουργείται ένα παρόμοιο προϊόν: λεπτές δέσμες από γυαλί που μπορούν να κατευθύνουν το φως κατά μήκος τους, ακόμα και όταν υπάρχουν καμπύλες.
Οι οπτικές ίνες θα μεταφέρουν σε τεράστιες αποστάσεις, φωνή από τηλεφωνικές συνομιλίες και χείμαρρο ψηφιακών δεδομένων με αξιοσημείωτη ακρίβεια, διαύγεια, αστραπιαία και όλα αυτά κωδικοποιημένα ως παλμούς φωτός. Αντίθετα, κανείς δεν γνωρίζει γιατί αυτές οι εύκαμπτες και ακανθώδεις προεξοχές των σπόγγων μεταφέρουν φως. Ίσως αυτή η ικανότητα τα βοηθά στην επιβίωσή τους, στα κρύα και σκοτεινά βάθη της Ανταρκτικής, υποστηρίζουν μερικοί ερευνητές.
«Οι σπόγγοι προφανώς είναι απόλυτα ευτυχισμένοι στο νερό» λέει η Ann M. Mescher, μηχανικός και ειδική στις πολυμερείς ίνες, του University of Washington στο Seattle. «Είναι συναρπαστικό να υπάρχει ένα πλάσμα που μπορεί να παράγει αυτές τις ίνες, σε χαμηλή θερμοκρασία και με αυτές τις μοναδικές μηχανικές και αξιόλογες οπτικές ιδιότητες».
Γυάλινοι σκελετοί
Αν και οι βιολόγοι γνώριζαν για αρκετό καιρό τη δυνατότητα των σπόγγων να μεταφέρουν το φως, μόλις πρόσφατα έριξαν μια προσεκτική ματιά στη δομή τους. Διαπίστωσαν πως είναι φτιαγμένος από ίνες γυαλιού, σε μια σύνθεση και δομή σημαντικά διαφορετική από ότι έχει ο άνθρωπος δημιουργήσει.
Το γυαλί είναι μια μακροχρόνια επιλογή για του σπόγγους. Για άγνωστους λόγους, περίπου πριν 600 εκατομμύρια χρόνια, αυτά τα πρωτόγονα ζώα ξεκίνησαν την ενσωμάτωση του πυριτίου ως υλικό για τα σκληρά τους τμήματα. Αυτή είναι η διαφορά τους με τον υπόλοιπο ζωικό κόσμο, που λαμβάνει για τα σκελετώδη μέρη ενώσεις ασβεστίου ανάμεσα στα άλλα υλικά.
Οι βιολόγοι δεν νοιάζονται τόσο πολύ για τις τεχνολογικές δυνατότητες του σπόγγου όσο για το μηχανισμό παραγωγής του γυάλινου σκελετού. Για αυτούς οι σπόγγοι ενσαρκώνουν με φυσικό τρόπο ότι πιο θαυμαστό και πολύπλοκο: Η αλληλεπίδραση της ζωής των φυκιών και των σπόγγων οδηγούν πραγματικά την εξέλιξη με αυτό το φυσικό τρόπο ή θα μπορούσε να είναι απλώς ένα τεχνούργημα φωτός που παράγεται από ένα σκελετό από γυαλί?
Άλλες εφαρμογές
Οι γιατροί χρησιμοποιούν τις οπτικές ίνες για ενδοσκόπηση στο εσωτερικό του σώματος. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων για να φωτίζουν τις ενδείξεις στα ταμπλό των αυτοκινήτων.Οι αρχιτέκτονες για να κατευθύνουν μέσω αυτών το φως της ημέρας στα πιο σκοτεινά σημεία του κτιρίου. Στην Ιαπωνία τοποθετούν τεράστιους φακούς που εστιάζουν την ηλιακή ακτινοβολία στις ταράτσες των ουρανοξυστών και μέσω οπτικών ινών στέλνουν το φως ακόμα και στα πιο σκοτεινά μέρη του κτιρίου.
«Τόσα πολλά πράγματα που μπορούμε να ονειρευτούμε στη βιομηχανία υπάρχουν ήδη στη φύση», λέει η Joanna Aizenberg, ερευνήτρια βιομιμητικής των Lucent Technologies' Bell Labs στο Murray Hill, NJ, «απλώς να δούμε πώς οι οργανισμοί το κάνουν και μετά να εφαρμόσουμε τους ίδιους μηχανισμούς».
----------------------------------------------------
Περισσότερα για τη δομή των ινών στο Science News.
