Denizyıldızlarındaki ışığı yönlendiren, fiber optik kablolara şaşırtıcı derecede benzeyen mikroskobik yapılar yalnızca ışığı taşımıyor. Aynı zamanda denizyıldızının iskeletini güçlendiriyor.
Çeviri: Beyza Aydoğdu
GazeteBilim Yazı İşleri
Denizyıldızı dediğimizde aklımıza gelen şey genellikle beş kollu, yavaş hareket eden ve deniz tabanında ağır ağır ilerleyen bir canlıdır. Kollarının üzerindeki sivri çıkıntılar ise ona adını aldığı yıldız görüntüsünü veren belirgin yapılardır. Fakat bu dikenli görünümün ardında, gözle göremediğimiz çok daha ilginç bir sistem saklanıyor olabilir. Işığı yönlendiren, fiber optik kablolara şaşırtıcı derecede benzeyen mikroskobik yapılar. Üstelik bu yapılar yalnızca ışığı taşımıyor. Aynı zamanda denizyıldızının iskeletini güçlendiriyor. Araştırmacıların dikkatini çeken canlı, tropikal sığ sularda yaşayan Protoreaster nodosus, yani yaygın adıyla çikolata parçacıklı denizyıldızı. Adını kollarının üzerinde bulunan koyu renkli ve çıkıntılı yapılardan alıyor. Ancak 2026’da yayımlanan bir çalışma, bu denizyıldızının asıl sürprizlerinden birinin dışarıdan bakıldığında hiç fark edilmeyen bir yerde, kollarının ucundaki iskeletin içinde bulunduğunu ortaya koydu. Araştırmacılar aslında başlangıçta denizyıldızlarının ışık algısıyla ilgilenmiyordu. Malzeme bilimci Ling Li ve ekibi, bu canlıların görece kırılgan bir mineralden nasıl bu kadar dayanıklı iskeletler oluşturabildiğini anlamaya çalışıyordu. Denizyıldızının her kolunun ucunda bulunan kalp şeklindeki terminal plakaları X-ışını görüntüleme yöntemleriyle incelediklerinde ise beklemedikleri bir mimariyle karşılaştılar. Her bir plakada yaklaşık 90–100 koni biçimli yapı bulunuyordu. Bu konilerin tamamı iskeletin içine doğru uzanıyor ve ortadaki boş bir bölgeye yöneliyordu. Araştırmacılara göre bunlar rastgele oluşmuş gözenekler gibi değil, adeta belirli bir iş için tasarlanmış küçük optik kanallar gibiydi.
Ama aklımıza şöyle bir soru gelmiyor mu? Bir hayvanın iskeletinde ışık kanallarının ne işi olabilir ? Cevap, fiziğin oldukça eski ama etkileyici bir numarasında saklı: İç yansıma.
Bu konilerin her biri kalsiyum karbonattan oluşan tek bir kristalden meydana geliyor. Kalsiyum karbonatın optik özellikleri çevresindeki deniz suyundan farklı. Özellikle kırılma indisi daha yüksek. Işık bu yapının geniş ucuna ulaştığında yön değiştiriyor ve koninin iç yüzeylerine çarpıyor. Uygun koşullarda ışık, yüzeyden dışarı kaçmak yerine tekrar yapının içine yansıyor. Bu olay tam iç yansıma olarak biliniyor. Aslında fiber optik kabloların çalışma prensibi de temelde buna dayanıyor. İnternet bağlantımızı taşıyan optik fiberlerin içinde ilerleyen ışık, fiberin yapısı sayesinde dışarı kaçmadan uzun mesafeler boyunca yönlendirilebiliyor. Denizyıldızının kolundaki mikroskobik koniler de ışığı benzer bir fiziksel prensiple bir noktadan başka bir noktaya yönlendiriyor. Burada oldukça etkileyici bir ayrıntı var, araştırmacıların laboratuvar deneylerine göre her bir koni, kendisine ulaşan ışığın yaklaşık yüzde 70’ini iletebiliyor. Koninin geniş ucundan giren ışık daha dar olan bölümde yoğunlaşıyor ve konilerin tamamı birlikte çalıştığında, ışık iskeletin içindeki belirli bir boşluğa yönlendiriliyor. Bu yapı, yaklaşık sekiz kata kadar ışık yoğunluğu artışı sağlayabiliyor. Üstelik koniler, çevrelerinin yaklaşık üçte birlik bir görüş alanından gelen ışığı toplayabiliyor. Başka bir deyişle denizyıldızının iskeleti yalnızca sert bir destek dokusu değil, belirli bölümleri aynı zamanda küçük bir optik sistem gibi davranıyor.
Peki denizyıldızının neden ışığa ihtiyacı var?
Denizyıldızlarının bazı türlerinin ışığa doğru hareket edebildiği biliniyor. Bu davranışa fototaksi adı veriliyor. Araştırmacılar, bu ışık yönlendirici yapıların denizyıldızına çevresindeki ışığın yönü hakkında bilgi vermesine yardımcı olabileceğini düşünüyor.
Teorik olarak sistem şöyle çalışabilir:
Her kolun ucundaki yapı farklı yönlerden gelen ışığı toplar. Denizyıldızı da kollarının uçlarına ulaşan ışık miktarlarını karşılaştırarak hangi tarafın daha aydınlık, hangi tarafın daha karanlık olduğunu anlayabilir. Böylece ışığın geldiği yöne doğru hareket etmesi mümkün olabilir. Ancak burada önemli bir amamız var. Araştırmacılar henüz bunun gerçekten böyle olduğunu bilmiyor. Çünkü konilerin altında, yönlendirdikleri ışığı biyolojik bir sinyale dönüştürecek ışığa duyarlı hücrelerin bulunduğu henüz gösterilmiş değil. Yani elimizde ışığı yönlendiren sistem var, fakat bu ışığın denizyıldızının sinir sistemi tarafından gerçekten algılanıp algılanmadığı henüz kesinleşmiş değil.
Araştırmacıların ifadesiyle eksik olan parça, ışık dedektörünün kendisi. Dolayısıyla denizyıldızının iskeletinde fiber optik kablolar bulundu ve bunlarla görüyor demek şu an için fazla iddialı olur. Şimdilik bildiğimiz şey, bu yapıların ışığı gerçekten yönlendirebildiği, bunun hayvanın davranışında nasıl kullanıldığının ise araştırılmaya devam ettiği. Işık algılama işlevi henüz kanıtlanmamış olsa bile bu küçük konilerin kesin olarak yaptığı bir şey var o da iskeleti güçlendirmek. Bilgisayar modellerine göre bu koniler, terminal plakaların sertliğini iskeletin diğer bölgelerine kıyasla yaklaşık üç kat artırıyor. Üstelik bunu büyük miktarda ek malzeme kullanmadan gerçekleştiriyorlar. Bu aslında evrimin mühendislik açısından oldukça ilginç bir tarafını gösteriyor. Bir mühendis yeni bir malzeme tasarlarken genellikle belirli bir amaç seçer. Malzeme güçlü mü olacak, hafif mi olacak, ışığı mı geçirecek, ısıya mı dayanacak? Doğada ise aynı yapı birden fazla problemi aynı anda çözebiliyor. Denizyıldızının kol ucundaki bu koniler hem ışığı yönlendirebilecek bir optik yapı oluşturuyor hem de iskeleti güçlendiriyor. Üstelik her ikisini de aynı kalsiyum karbonat kristalleriyle gerçekleştiriyor. Bu durum, araştırmacıların dikkatini yalnızca denizyıldızlarının biyolojisine değil, geleceğin malzeme tasarımlarına da çekiyor. Benzer bir mimari, hafif olmasına rağmen yük taşıyabilen ve aynı zamanda ışığı iletebilen yeni malzemelerin geliştirilmesine ilham verebilir.
Kısaca denizyıldızlarından da ilham alarak diyebiliriz ki, doğada bir yapı için ya o ya bu seçimi yapmak her zaman gerekmiyor. Bir iskelet parçası yalnızca canlıyı ayakta tutmak zorunda değil. Aynı yapı ışığı toplayabilir, yönlendirebilir ve belki de çevreden gelen bilgiyi hayvanın davranışına dönüştürmesine yardımcı olabilir. Üstelik bütün bunlar, deniz tabanında ağır ağır ilerleyen ve çoğumuzun yalnızca beş kollu bir deniz canlısı olarak gördüğü bir hayvanın iskeletinde gerçekleşiyor.
Kaynak:
https://www.snexplores.org/article/some-sea-stars-channel-light-like-fiber-optic-cables
