Η λέξη "scallop" συνήθως προκαλεί έναν ζουμερό, στρογγυλό μυς προσαγωγής - μια λιχουδιά θαλασσινών. Γι 'αυτό δεν είναι ευρέως γνωστό ότι τα χτένια έχουν μέχρι 200 μικροσκοπικά μάτια κατά μήκος της άκρης του μανδύα που καλύπτουν τα κελύφη τους. Η πολυπλοκότητα αυτών των ματιών των μαλακίων εξακολουθεί να αποκαλύπτεται. Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Current Biology αποκαλύπτει ότι τα μάτια με χτένια έχουν μαθητές που διαστέλλονται και συστέλλονται ως ανταπόκριση στο φως, καθιστώντας τους πιο δυναμικές από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.
«Είναι απλά περίεργο το πόσα ανακαλύπτουμε για το πόσο περίπλοκο και πόσο λειτουργικό είναι αυτά τα μάτια σκουληκιού», λέει ο Todd Oakley, ένας εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας της Santa Barbara.
Η οπτική των ματιών του χτένι είναι πολύ διαφορετικά από τα δικά μας οφθαλμικά όργανα. Καθώς το φως εισέρχεται στο μάτι του χτενιού, περνά μέσα από την κόρη, ένα φακό, δύο αμφιβληστροειδείς (απομακρυσμένες και εγγύς) και στη συνέχεια φτάνει σε έναν καθρέφτη από κρυστάλλους γουανίνης στο πίσω μέρος του ματιού. Ο καμπύλος καθρέφτης αντανακλά το φως στην εσωτερική επιφάνεια των αμφιβληστροειδών, όπου παράγονται νευρικά σήματα και αποστέλλονται σε ένα μικρό σπλαχνικό γάγγλιο ή σε ένα σύμπλεγμα νευρικών κυττάρων, του οποίου η κύρια δουλειά είναι να ελέγχει το έντερο και το πρόσθιο μυ της χτένας. Η δομή του ματιού του χαλικιού είναι παρόμοια με τα οπτικά συστήματα που βρίσκονται σε προηγμένα τηλεσκόπια.
Για πολλά χρόνια, η φυσική και η οπτική του οφθαλμού του χτενιού αποτελούσαν ένα περίπλοκο πρόβλημα. "Ο κύριος αμφιβληστροειδής στο μάτι παίρνει σχεδόν εντελώς ασυμπτωμένο φως επειδή είναι πολύ κοντά στον καθρέφτη", λέει ο Dan Speiser, επιστημονικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας και ο ανώτερος συγγραφέας της νέας μελέτης. Με άλλα λόγια, οποιαδήποτε εικόνα στον εγγύτατο αμφιβληστροειδή θα ήταν θολή και εκτός εστίασης. "Αυτό μου φαίνεται τόσο παράλογο, " λέει ο Speiser.
Η νέα μελέτη φωτίζει αυτό το μυστήριο. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μαθητές με χτένια μπορούν να ανοίγουν και να συστέλλονται, αν και οι απαντήσεις τους στα δόντια δεν είναι τόσο γρήγορες όσο οι δικές μας. Η διάμετρος του μαθητή του χνουδιού αλλάζει κατά 50% το πολύ και η διαστολή ή συστολή μπορεί να διαρκέσει αρκετά λεπτά. Τα μάτια τους δεν έχουν ίριδες όπως τα μάτια μας και αντίθετα, τα κύτταρα στον κερατοειδή αλλάζουν σχήμα με τη μετάβαση από λεπτή και επίπεδη σε ψηλή και μεγάλη. Αυτές οι συσπάσεις μπορούν να αλλάξουν την καμπυλότητα του ίδιου του κερατοειδούς, ανοίγοντας το ενδεχόμενο να αλλάξει το σχήμα του οφθαλμού του χτενιού και να ανταποκριθεί στο φως με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η διαμόρφωση ευκρινέστερων εικόνων στον εγγύτερο αμφιβληστροειδή χιτώνα.
"Αλλάζει πραγματικά την ικανότητα αυτού του ματιού και τελικά ο οργανισμός να είναι σε θέση να έχει το είδος της ανάλυσης για να δει το περιβάλλον του", λέει η Jeanne Serb, επιστήμονας στο όραμα στο Iowa State University.
Τώρα, ο Speiser προσπαθεί να καταλάβει εάν τα χτένια μπορούν να αλλάξουν την καμπυλότητα του καθρέφτη και του ματιού στο σύνολό του, γεγονός που θα του επέτρεπε να ρυθμίζει ακόμα περισσότερο την εστίαση της εικόνας. "Οι δυναμικές δομές των ματιών ανοίγουν κάποιες νέες δυνατότητες για αυτό που μπορείτε να κάνετε με ένα μάτι με βάση τον καθρέφτη όπως αυτό", λέει ο Speiser.
Οι προσαρμοζόμενοι καθρέφτες δεν είναι το μοναδικό μυστήριο του ματιού του χτενιού. "Αποδεικνύεται ότι τα μάτια με χτένια έχουν τριπλάσια όμοια με αυτά που κάνουμε", λέει ο Σέρβος. Opsins είναι ευαίσθητες στο φως πρωτεΐνες που βρίσκονται στα κύτταρα φωτοϋποδοχέα του αμφιβληστροειδούς που μεσολαβούν στη μετατροπή του φωτός σε ηλεκτροχημικά σήματα. Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν αν και οι 12 οψίνες του χτένι είναι εκφρασμένες σε κάθε οφθαλμό χτενιά ή αν τα μάτια subspecialize σε διαφορετικά κανάλια του οπτικού φάσματος. Ορισμένες οπές μπορούν να εκφραστούν στον εγγύτερο αμφιβληστροειδή ενώ άλλες βρίσκονται στον περιφερικό αμφιβληστροειδή.
Η ομάδα των Σέρβων στο κράτος της Αϊόβα μελετά τα κοράκια σε χτένια, μουσαμάδες και άλλα ζώα. Τα δίθυρα - μαλάκια που ζουν μέσα σε δύο ταιριασμένα κελύφη που συνδέονται με ένα μεντεσέ - έχουν αναπτύξει κάποια μορφή ματιών πολλές φορές. Ορισμένα μύδια έχουν ακόμη και σύνθετα μάτια ή μάτια με πολλαπλές οπτικές μονάδες, αν και διαφέρουν από τα καλύτερα γνωστά σύνθετα μάτια των εντόμων. Μελετώντας τις διαφορετικές επιφάνειες έξω από τα ζώα, οι Σέρβοι μπορούν να μετρήσουν την απορρόφηση τους και τελικά να καταλάβουν πώς εργάζονται στα διάφορα ζώα.
Τα μάτια πιθανώς έχουν εξελιχθεί τουλάχιστον 50 ή 60 φορές σε όλα τα ζώα και σε πολλές περιπτώσεις τα μοριακά βάρη της όρασης - οι πρωτεΐνες που μεταφράζουν τα φωτεινά σήματα στα ηλεκτρικά σήματα - ποικίλλουν αρκετά. "Το μεγάλο εξελικτικό ζήτημα για μένα είναι πώς αυτές οι πρωτεΐνες εξελίσσονται για να δοκιμάσουν το φως; Και πώς, πώς γίνεται αυτό διευκρινίζεται στους διαφορετικούς τύπους φωτεινών περιβαλλόντων στα οποία μπορούν να εμφανιστούν τα ζώα; »ρωτάει ο Σέρβος. Πιστεύει ότι τα ποντίκια, στις περισσότερες περιπτώσεις, επανατοποθετούνται από κάποια άλλη λειτουργία εντός του ζώου που θα χρησιμοποιηθεί στα μάτια.
Αν και υπάρχει μια ποικιλία μορφολογιών οφθαλμών και φωτοϋποδοχέων στα ζώα, τα δομικά στοιχεία-τα γονίδια που ελέγχουν την ανάπτυξη των ματιών- είναι αξιοσημείωτα παρόμοια. Για παράδειγμα, το Pax6 είναι ένα αναπτυξιακό γονίδιο που είναι κρίσιμο για την ανάπτυξη των ματιών στα θηλαστικά και παίζει παρόμοιο ρόλο στην ανάπτυξη των ματιών του χτένι. Σε μια πρόσφατη εκ των προτέρων μελέτη, ο Andrew Swafford και ο Oakley υποστηρίζουν ότι αυτές οι ομοιότητες πιστεύουν στο γεγονός ότι πολλοί τύποι οφθαλμών μπορεί να έχουν εξελιχθεί σε απόκριση στο φως που προκαλείται από το άγχος. Η βλάβη από την υπεριώδη ακτινοβολία προκαλεί συγκεκριμένες μοριακές μεταβολές, τις οποίες ένας οργανισμός πρέπει να προστατεύει.
"Ήταν τόσο περίεργο ότι ξανά και ξανά, όλα αυτά τα συστατικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των ματιών, και επίσης χρησιμοποιούνται στην όραση, έχουν αυτές τις προστατευτικές λειτουργίες", λέει ο Oakley. Στο βαθύ ιστορικό αυτών των συστατικών υπάρχουν γενετικά γνωρίσματα που προκαλούν αποκρίσεις στο φως που προκαλείται από το στρες, όπως η αποκατάσταση βλαβών από την υπεριώδη ακτινοβολία ή η ανίχνευση των υποπροϊόντων της UV φθοράς. Μόλις η σουίτα των γονιδίων που εμπλέκονται στην ανίχνευση και την ανταπόκριση σε κατεστραμμένη υπεριώδη ακτινοβολία εκφράζεται μαζί, τότε μπορεί να είναι απλώς το θέμα του συνδυασμού αυτών των μερών με έναν νέο τρόπο που σας δίνει ένα μάτι, προτείνουν οι ερευνητές.
"Ο παράγοντας άγχους μπορεί να συγκεντρώσει αυτά τα συστατικά ίσως για πρώτη φορά", λέει ο Swafford. "Και έτσι η προέλευση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ αυτών των διαφορετικών συστατικών που οδηγούν στην όραση είναι περισσότερο αποδοτέα σε αυτόν τον παράγοντα στρες. Και τότε, όταν τα συστατικά είναι εκεί, είτε πρόκειται για χρωστικές ουσίες είτε για φωτοϋποδοχείς ή κύτταρα φακών, τότε η φυσική επιλογή ενεργεί για να τα επεξεργαστεί σε μάτια ».
Εντούτοις, έγιναν, τα μάτια χτενιάς έχουν κάποια εντυπωσιακή λειτουργικότητα, στρεβλώντας τους εσωτερικούς τους καθρέφτες για να φέρνουν το φως στο επίκεντρο σαν ένα τηλεσκόπιο. Την επόμενη φορά που θα απολαύσετε κάποια χτένια σκόρδου, προσπαθήστε να μην φανταστείτε τα μαλάκια που κοιτάζουν πίσω σας.
