Si aplicamos las leyes de la física a rajatabla, el protagonista de la novela de H. G. Wells de 1897 debería haber sido no solo invisible, sino invidente. Puesto que si su cuerpo no interacciona con la luz, o la desvía, esta tampoco podría incidir en su retina para posibilitar la visión. Esto se suma al hecho de que los pigmentos que contienen las moléculas que reaccionan a la luz y hacen posible el proceso son oscuros y opacos, con lo que a priori serían imposibles de ocultar.
Pero la naturaleza nos mueve el tablero cada vez que utilizamos la palabra “imposible”.
Cada día, millones de pequeñas larvas de crustáceos que viven en el océano y juegan al escondite con sus depredadores se enfrentan a este dilema. Debido a la falta de pigmentación y a que sus estructuras internas e internas apenas dispersan o reflejan la luz, estas criaturas han evolucionado hasta ser tan trasparentes como el cristal, con una pequeña excepción: sus dos pequeños ojos son las única parte visible de su cuerpo, dos pequeñísimos puntos que se mueven en el agua de un lugar a otro sin que el observador tenga ninguna pista de que pertenecen a una criatura de mayor tamaño.
La mirada de Chesire
Muchos de estos organismos transparentes han desarrollado diferentes estrategias para intentar equilibrar la compensación entre la capacidad de ver y la conveniencia de no ser vistos. Algunos crustáceos decápodos larvarios utilizan un reflector que cubre los pigmentos oscuros de los ojos y produce un brillo distintivo que refleja la luz coincidiendo con el color del agua circundante. En lugar de dos puntos ojos oscuros se ven dos pequeños puntos brillantes, como la sonrisa del gato de Chesire, pero con los ojos. La naturaleza de la estructura fotónica de este reflector, sin embargo, seguía siendo desconocida hasta ahora.
En un trabajo publicado esta semana, y que ha merecido la portada de la revista Science, el equipo de Keshet Shavit ha analizado las estructuras fotónicas en los ojos de estas larvas y no solo ha descubierto cómo funcionan, sino que han hallado que algunas de estas especies son capaces de contrarrestar el rebote de la luz en su retina con tal eficacia que en determinadas horas del día y en determinadas profundidades resultan cien por cien invisibles.
Según informan los investigadores, una serie de reflectores que manipulan la luz y cubren los pigmentos de los ojos oscuros de crustáceos larvarios transparentes permiten que estas criaturas se confundan completamente con su entorno.
Invisibles al cien por cien
El secreto, revelan, está en un cristal fotónico particularmente compacto y sintonizable en las estructuras de "brillo de ojos" de estos animales. Shavit y su equipo utilizaron microscopía electrónica de barrido óptica y criogénica para investigar el reflector de brillo ocular en varios crustáceos larvarios, entre ellos la larva del camarón gigante de Malasia (Machrobrachium rosenbergi), una especie modelo de gamba de agua dulce.
El color de los ojos se modula para conseguir una invisibilidad prácticamente completa
Los investigadores descubrieron que la luz de los ojos es producida por células altamente reflectantes que residen en la superficie interior del ojo y están hechas de un vidrio fotónico compuesto de nanoesferas cristalinas de isoxantopterina. "Una característica distintiva del reflector brillante de ojos descrito aquí es su capacidad de ajuste y su compactibilidad", afirman los autores. Investigaciones adicionales en diferentes especies de crustáceos larvarios mostraron que su color de ojos se modula – desde azul oscuro hasta amarillo – ajustando el tamaño y el orden de las nanoesferas para conseguir una invisibilidad prácticamente completa.
“Observamos que algunas especies de decápodos también cambian el color del brillo de sus ojos cuando se someten a diferentes intensidades de luz (adaptación a la luz y la oscuridad)”, resumen Shavit y su equipo. “Esto se logra a través de una modulación en el orden de las nanoesferas y sugiere la capacidad de hacer coincidir dinámicamente su brillo de ojos con un fondo cambiante”. En concreto, apuntan, “nuestros datos sugieren que el brillo de los ojos de los camarones marinos puede proporcionar cripsis en el contexto de sus hábitats diurnos a varias profundidades”.
Nuevas soluciones en fotónica
"La diversidad de soluciones ópticas descubiertas en solo unos pocos crustáceos pelágicos recientemente investigados destaca el potencial sin explotar para la innovación fotónica que aún no se ha encontrado en animales que viven en mar abierto", escriben Feller y Porter en un artículo de análisis de la revista. Los autores afirman que estos emocionantes descubrimientos fotónicos no se habían logrado antes porque "la inmensidad del reino pelágico y la distribución relativamente escasa de animales dentro de él hace que este hábitat sea difícil de acceder y muestrear de manera efectiva”.
La modulación de las nanoesferas permite hacer coincidir dinámicamente su brillo de ojos con un fondo cambiante
Estos hallazgos tienen además la virtud de que podrían usarse para inspirar el diseño de diferentes materiales. Al imitar las soluciones de la naturaleza, señalan Feller y Porter, “los humanos pueden optimizar y desarrollar mejores materiales fotónicos para energía solar, comunicaciones, sensores remotos y otras tecnologías dependientes de la luz. “Dadas las diversas aplicaciones de la fotónica”, concluyen, “los estudios de cómo estas criaturas diminutas se esconden y buscan en el océano abierto es un recurso floreciente de bioinspiración para la detección, el control y la manipulación humana de la luz".
Referencia: A tunable reflector enabling crustaceans to see but not be seen (Science) DOI 10.1126/science.add4099
