Думата "гребена" обикновено предизвиква сочен, кръгъл аддукторски мускул - деликатес от морски дарове. Така че не е широко известно, че гребените имат до 200 мънички очи по ръба на мантията, облицоваща черупките си. Сложността на тези очи от мекотели все още се разкрива. Ново проучване, публикувано в Current Biology, разкрива, че очите на гребена имат зеници, които се разширяват и свиват в отговор на светлина, което ги прави далеч по-динамични, отколкото се смяташе досега.
„Просто е изненадващо колко много откриваме колко сложни и колко функционални са тези очи на гребена“, казва Тод Оукли, еволюционен биолог от Калифорнийския университет в Санта Барбара.
Оптиката на очите на гребена е настроена много по-различно от нашите собствени очни органи. Когато светлината навлиза в окото на гребена, тя преминава през зеницата, леща, две ретини (дистална и проксимална) и след това достига до огледало, направено от кристали гуанин в задната част на окото. Извитото огледало отразява светлината върху вътрешната повърхност на ретините, където се генерират невронни сигнали и се изпращат до малък висцерален ганглий или клъстер от нервни клетки, чиято основна задача е да контролира червата и аддукторния мускул на скалпа. Структурата на окото на гребена е подобна на оптичните системи, открити в модерните телескопи.
В продължение на много години физиката и оптиката на окото на гребена създаваха объркващ проблем. „Основната ретина в окото получава почти напълно нефокусирана светлина, защото е твърде близо до огледалото“, казва Дан Шейзер, специалист по зрение в Университета на Южна Каролина и старши автор на новото изследване. С други думи, всяко изображение на проксималната ретина би било размито и извън фокус. „Това просто ми се струва толкова неразумно“, казва Шейзър.
Новото проучване хвърля малко светлина върху тази мистерия. Учените откриха, че зениците на гребена могат да се отварят и свиват, въпреки че техните зенични отговори не са толкова бързи, колкото нашите. Диаметърът на зеницата на гребена се променя най-много с около 50 процента и разширяването или свиването може да отнеме няколко минути. Очите им нямат ириси, както нашите очи, и вместо това клетките в роговицата променят формата си, като преминават от тънка и плоска към висока и дълга. Тези контракции могат да променят кривината на самата роговица, отваряйки възможността окото на гребена да промени формата си и да реагира на светлината по начин, който прави възможно формирането на по-ясни изображения на проксималната ретина.
"Това наистина променя способността на това око и в крайна сметка на организма да може да има типа резолюция, за да вижда средата си", казва Жана Сърби, учен визор в Държавния университет в Айова.
Сега, Speiser работи, за да разбере дали скалпите са в състояние да променят кривината на огледалото и окото като цяло, което би му позволило да регулира още повече фокуса на изображението. „Динамичните структури на очите отварят някои нови възможности за това, което можете да направите с огледално базирано око“, казва Шейзер.
Адаптивните огледала не са единствената загадка на очите. „Оказва се, че очите на гребена имат три пъти повече опсини от нас“, казва сърбинът. Опсините са чувствителни към светлина протеини, намиращи се в клетките на фоторецепторите на ретината, които медиират превръщането на светлината в електрохимични сигнали. Учените не знаят дали всички 12 опсина на гребена се изразяват във всяко едно око на гребена или дали очите субспециализират в различни канали на зрителния спектър. Някои опсини могат да се експресират в проксималната ретина, докато други са в дисталната ретина.
Екипът на сърбин в щата Айова изучава опсините в гребени, миди и други животни. Двучелюстните мекотели, които живеят в две съвпадащи чаши черупки, свързани с панта - са еволюирали някаква форма на окото многократно. Някои миди дори имат сложни очи или очи с множество визуални единици, въпреки че се различават от по-добре познатите сложни очи на насекомите. Изучавайки различните опсини извън животните, сърбинът може да измери абсорбцията им и в крайна сметка да разбере как работят при различните животни.
Очите вероятно са се развили поне 50 или 60 пъти при всички животни и в много случаи молекулярните основи на зрението - протеините, които превеждат светлинните сигнали в електрически сигнали - варират доста. „Големият еволюционен въпрос за мен е как тези протеини се развиват, за да вземат проба светлина? И тогава, как се уточнява в различните видове светлинни среди, в които животните могат да се появят? “, Пита сърбинът. Тя вярва, че опсините в повечето случаи се възстановяват от някаква друга функция в животното, която да се използва в очите.
Въпреки че има разнообразие от очна морфология и фоторецептори при животни, градивните елементи - гените, които контролират развитието на очите - са забележително подобни. Например Pax6 е ген на развитието, който е критичен за развитието на очите при бозайниците и играе подобна роля в развитието на очите на гребена. В неотдавнашно предпечатни проучване, Andrew Swafford и Oakley твърдят, че тези прилики вярват на факта, че много видове очи може да са се развили в отговор на индуциран от светлина стрес. Ултравиолетовото увреждане причинява специфични молекулни промени, от които организмът трябва да се защити.
„Беше толкова изненадващо, че от време на време всички тези компоненти, които се използват за изграждане на очи, а също така се използват и в зрението, имат тези защитни функции“, казва Оукли. В дълбоката история на тези компоненти са генетични черти, които предизвикват реакции на стрес, предизвикан от светлина, като поправяне на щети от UV лъчение или откриване на страничните продукти от UV уврежданията. След като набор от гени, участващи в откриването и реагирането на UV повреден, се експресират заедно, тогава е възможно просто да комбинирате тези части по нов начин, който ви дава око, предполагат изследователите.
„Факторът на стрес може да събере тези компоненти може би за първи път“, казва Свафорд. „И така произходът на взаимодействията между тези различни компоненти, които водят до зрение, се приписва повече на този фактор на стрес. И след това, след като компонентите са там, независимо дали става въпрос за пигменти или фоторецептори или клетки на лещата, тогава естественият подбор действа, за да ги усъвършенства в очите. "
Колкото и да са направени, очите на гребена имат някаква впечатляваща функционалност, изкривявайки вътрешните си огледала, за да приведат светлината във фокус като телескоп. Затова следващия път, когато се наслаждавате на някои чесънчета, опитайте се да не си представяте мекотели, които ви гледат назад.
