深海掠食魚類的光學秘密或將推動醫療植入技術進步

下一個醫療植入物的突破可能來自於深海中一種可怕的針狀魚類。專家們早已知道，深海是一個生機盎然的光影表演。大約 75% 的海洋生物具有生物發光能力，利用稱為光器的特殊發光器官進行捕獵、交配和在漆黑中生存。然而，日本廣島大學的一項新研究考察了特定捕食者——纖細齒魚（Sigmops gracilis）所擁有的獨特結構。有趣的是，這種生物發光魚類擁有一個複雜的內建光系統。

過去二十年，廣島大學的巖坂雅和教授一直在追尋魚鱗的秘密。具體而言，他研究的是鳥糞石晶體，這些生物結構使魚類呈現出虹彩光澤。在常見的淺水物種如金魚中，這些晶體像數以百萬計的微型鏡子一樣，將光線直接反射回來。然而，纖細齒魚的運作規則完全不同。當巖坂在研究船上檢查這種深海捕食者時，他發現其發光器官周圍環繞著密集的針狀鳥糞石片。這些結構不僅僅是反射光線。由於其獨特的針狀形狀和分層結構，它們的作用更像是稜鏡，而非鏡子。

這些結構彎曲、散射並主動操控光的方向。

纖細齒魚的光學結構為醫療科技提供新思路

巖坂在新聞稿中表示：「在這項研究中，我確認了強烈的各向異性反射，這意味著反射光根據光線的來源方向會發生顯著變化。這表明鳥糞石晶體在控制光方向上扮演了先前未被認識的角色。」為了映射這一現象，研究團隊利用電磁鐵操控鳥糞石晶體的位置，同時將其暴露於外部光源下。此外，光的散射在不同角度下被拍攝和分析，以記錄這些微型結構如何引導魚的發光。令人驚訝的是，魚的身體像一個活的光子晶體，捕捉洩漏的光並回收利用，以最大化在最重要的地方的亮度。

根據研究作者的説法，分層的晶體鳥糞石片可能為最大化和回收洩漏光提供生物仿生設計的見解，這不僅僅是反射發出的光。將光工程化於人體內是極具挑戰性的，因為液體會阻擋光線，組織會吸收光線。然而，光對於從追蹤內部生物指標到啟動針對癌症的治療都是至關重要的。由於纖細齒魚的稜鏡狀晶體在水中操控光的能力得到完美優化，這一結構為高效的微型醫療植入物提供了藍圖。

深海生物的潛力將改變醫療技術的未來

結論顯而易見：深海是一個未開發技術的活實驗室。為瞭解鎖這一潛力，研究人員必須離開陸地。巖坂表示：「在研究船上檢查深海魚類時，我意識到僅僅依賴實驗室材料無法獲得重要見解。這一經歷促使我探索一個新方向——受現場觀察到的未知現象啟發的生物仿生學。」我們對海底的瞭解遠不及對深空的瞭解，其奇特的生物看起來似乎外星。然而，纖細齒魚證明，這些看似怪物的生物實際上可能持有我們未來的藍圖。

該研究的結果已於 5 月 26 日發表在期刊《Biointerphases》上。