海星骨骼里的“光纤”：既能导光，又能加固

有一种海星，因为背上长着深色的小疙瘩，看起来就像撒了巧克力豆，所以人们叫它巧克力片海星（_Protoreaster nodosus_）。它生活在热带浅海里，五条手臂从一个中央圆盘伸出来。最近，科学家扫描它手臂尖端一块心形的骨骼——称为终端板——时，发现里面整整齐齐地排列着90到100个锥形小结构，这些结构像光纤一样，能把光线导入海星体内。

这个发现完全是个意外。研究人员原本想弄清楚，海星怎么把脆弱的碳酸钙骨骼造得那么结实。他们用X射线扫描终端板，结果发现每个板内都含有90到100个锥形结构，每个锥体由单个碳酸钙晶体构成；这种矿物的折射率比海水高，使进入宽端的光线发生全内反射，沿锥体内部传播，最终从窄端射出——原理与光纤传输光信号相同。

为了证明这些锥体能导光，团队在实验室里做了测试：当光照向终端板时，板下方的空腔里出现了一个亮点；而海星其他部位的骨骼没有这个效果，光线只会散开。每个锥体能传导约70%的入射光；所有锥体协同工作，可将光强度放大至原来的八倍。这项研究于6月8日发表在《美国国家科学院院刊》上。

海星天生会朝着光移动，这叫趋光性（phototaxis）。研究者猜想，海星可能通过比较五条手臂终端板接收到的光量，来判断光源方向——‘它们可以比较不同方向的光照水平，从而识别哪边更亮、哪边更暗’。但目前尚未在锥体下方发现感光细胞，因此这一功能尚未证实。一位研究海洋动物视觉的专家指出：‘光探测器这部分仍是缺失的’；另一位专家建议，只需用光照射海星并观察其是否响应，就能初步验证。

即便导光功能尚未被证实，这些锥体已确认带来一个实际好处——增强骨骼强度。计算机模型显示，这些结构使终端板的刚度提升约三倍，且几乎未增加材料用量。终端板位于手臂最尖端，是海星最暴露、最易刮擦或被捕食者注意的部位，‘让棘刺尖端格外坚固，非常合理’。

更让工程师们眼前一亮的是，海星用同一种材质（碳酸钙）、同一个结构（锥形晶体），同时实现了导光和加固两种功能。通常材料设计中，高强度与高效导光难以兼顾，而海星却做到了‘用单一结构执行不同功能’。研究者认为，这一自然设计或可启发新型轻质多功能材料的开发。