Riječ "krastavac" obično izaziva sočan, okrugli adduktorski mišić - morsku poslasticu. Dakle, nije poznato da škampi imaju do 200 sićušnih očiju uz rub plašta koji oblaže školjke. Složenosti ovih očiju mekušaca još se uvijek otkrivaju. Nova studija objavljena u časopisu Current Biology otkriva da oči u obliku ljuske imaju zjenice koje se šire i savijaju kao odgovor na svjetlost, što ih čini daleko dinamičnijima nego što se ranije vjerovalo.
"Iznenađujuće je koliko smo saznali o tome koliko su složene i funkcionalne ove oči ožiljka", kaže Todd Oakley, evolucijski biolog sa Sveučilišta u Kaliforniji, Santa Barbara.
Optika oka u obliku ljuske postavljena je vrlo različito od naših očnih organa. Dok svjetlost ulazi u oko ljuske, ono prolazi kroz zjenicu, leću, dvije mrežnice (distalno i proksimalno), a zatim doseže ogledalo od kristala gvanina na stražnjoj strani oka. Zakrivljeno zrcalo reflektira svjetlost na unutarnju površinu mrežnice, gdje se neuronski signali generiraju i šalju malom visceralnom gangliju, ili grupi živčanih stanica, čiji je glavni posao kontrola mišića crijeva i adduktora vlasišta. Struktura oka mahuna slična je optičkim sustavima koji se nalaze u naprednim teleskopima.
Dugi niz godina, fizika i optika ožiljkastog oka predstavljali su zbunjujući problem. "Glavna mrežnica u oku dobiva gotovo potpuno nefokusiranu svjetlost jer je preblizu ogledalu", kaže Dan Speiser, znanstvenik s vida na Sveučilištu Južna Karolina i stariji autor nove studije. Drugim riječima, svaka slika na proksimalnoj mrežnici bila bi mutna i bez fokusa. "To mi se jednostavno čini nerazumnim", kaže Speiser.
Nova studija baca malo svjetla na ovu tajnu. Istraživači su otkrili da se zjenice ljuske mogu otvoriti i ugovoriti, mada njihovi odgovori učenika nisu tako brzi kao kod nas. Promjer zjenice ljuske se mijenja najviše za oko 50 posto, a dilatacija ili kontrakcija mogu trajati nekoliko minuta. Njihove oči nemaju šarenice kao naše oči, i umjesto toga, stanice u rožnici mijenjaju oblik prelazeći iz tanke i ravne u visoku i dugu. Ove kontrakcije mogu promijeniti zakrivljenost same rožnice, otvarajući mogućnost da oko kapka može promijeniti oblik i reagirati na svjetlost na način koji omogućava formiranje jasnijih slika na proksimalnoj mrežnici.
"To stvarno mijenja sposobnost tog oka i, na koncu, organizma da bi mogao imati vrstu rezolucije da bi vidio svoje okruženje", kaže Jeanne Serbian, znanstvenica sa vida na Državnom sveučilištu Iowa.
Sada Speiser radi na tome da shvati da li su kapci sposobni promijeniti zakrivljenost zrcala i oka u cjelini, što bi mu omogućilo da još više prilagodi fokus slike. "Dinamične strukture očiju otvaraju neke nove mogućnosti za ono što možete učiniti s ovim zrcalom", kaže Speiser.
Prilagodljiva zrcala nisu misterija samo oka mrlje. "Ispada da oči od ljuske imaju tri puta više opsinana od nas", kaže Srbin. Opsini su proteini osjetljivi na svjetlost koji se nalaze u fotoreceptorskim stanicama mrežnice koji posreduju pretvorbu svjetlosti u elektrokemijske signale. Znanstvenici ne znaju je li svih 12 ožiljaka jabučice izraženo u svakom pojedinom očnom oštru ili ako se oči subspecijaliziraju u različitim kanalima vizualnog spektra. Neki se oppsini mogu izraziti u proksimalnoj mrežnici, dok su drugi u distalnoj mrežnici.
Srpski tim u državi Iowa proučava opsene u školjkama, školjkama i drugim životinjama. Bivolje - mekušci koji žive unutar dvije podjednake čašaste školjke spojene šarkom - više su se puta razvijao neki oblik oka. Neke školjke imaju čak i složene oči ili oči s više vizualnih jedinica, iako se razlikuju od poznatijih složenih očiju insekata. Proučavajući različite opsene izvan životinja, Srbin može izmjeriti njihovu apsorpciju i na kraju shvatiti kako djeluju na različite životinje.
Oči su se vjerojatno razvile barem 50 ili 60 puta kod svih životinja, a u mnogim slučajevima molekularna podloga vida - proteini koji prenose svjetlosne signale u električne signale - prilično se razlikuju. „Veliko evolucijsko pitanje za mene je, kako se ovi proteini razvijaju u uzorku svjetlosti? A onda, kako se može odrediti različitim vrstama svjetlosnih okruženja u kojima se životinje mogu pojaviti? ”Pita Srbin. Ona vjeruje da se oppsini u većini slučajeva prebacuju iz neke druge funkcije unutar životinje koja će se koristiti očima.
Iako postoji raznolikost morfologije oka i fotoreceptora među životinjama, građevni blokovi - geni koji kontroliraju razvoj očiju - nevjerojatno su slični. Na primjer, Pax6 je razvojni gen koji je kritičan za razvoj očiju kod sisavaca, a ima sličnu ulogu u razvoju očiju na ražnjiću. U nedavnom preprintu studije, Andrew Swafford i Oakley tvrde da ove sličnosti vjeruju u činjenicu da su se mnoge vrste očiju mogle razviti kao odgovor na stres izazvan svjetlom. Ultraljubičasto oštećenje uzrokuje specifične molekularne promjene koje organizam mora zaštititi.
„Bilo je tako iznenađujuće da s vremena na vrijeme sve ove komponente koje se koriste za izgradnju očiju, a koje se također koriste u vidu, imaju ove zaštitne funkcije“, kaže Oakley. U dubokoj povijesti ovih komponenti nalaze se genetske osobine koje pokreću reakcije na stres izazvan svjetlom, poput popravljanja štete od UV zračenja ili otkrivanja nusprodukata UV oštećenja. Jednom kada se skup gena koji sudjeluju u otkrivanju i reagiranju na UV oštećene izraze zajedno, onda je možda samo stvar kombiniranja tih dijelova na novi način koji će vam dati pogled, sugeriraju istraživači.
„Faktor stresa može kombinirati ove komponente možda po prvi put, “ kaže Swafford. „I tako se porijeklo interakcija između tih različitih komponenti koje vode do vida više pripisuju ovom faktoru stresa. A zatim, kad su komponente tu, bilo da su to pigmenti ili fotoreceptori ili ćelije leće, tada prirodna selekcija djeluje na način da ih pretvori u oči. "
Međutim, napravljeni su, oči s ljuskama imaju impresivnu funkcionalnost, izvijajući svoja unutarnja ogledala kako bi svjetlost doveli u fokus poput teleskopa. Dakle, sljedeći put kad uživate u lopaticama s češnjakom, pokušajte ne zamisliti da mekušci zure u vas.
