Cuvântul „scoic” evocă de obicei un mușchi aducător rotund suculent - o delicatesă cu fructe de mare. Deci nu se știe pe scară largă că scoicile au până la 200 de ochi minusculi de-a lungul marginii mantalei care căptușesc scoicile lor. Complexitățile acestor ochi de moluște sunt încă dezvăluite. Un nou studiu publicat în Current Biology dezvăluie că ochii de scoică au elevi care se dilată și se contractă ca răspuns la lumină, făcându-i mult mai dinamici decât se credea anterior.
„Este surprinzător cât de mult aflăm cât de complexe și cât de funcționale sunt acești ochi de scoici, ” spune Todd Oakley, biolog în evoluție la Universitatea din California, Santa Barbara.
Optica ochilor de scoică este configurată foarte diferit de propriile organe oculare. Pe măsură ce lumina intră în ochiul scoicului, trece prin pupilă, o lentilă, două retine (distale și proximale), apoi ajunge la o oglindă formată din cristale de guanină din spatele ochiului. Oglinda curbă reflectă lumina pe suprafața interioară a retinelor, unde sunt generate semnalele neuronale și trimise către un ganglion visceral mic, sau un grup de celule nervoase, a cărui principală misiune este de a controla intestinul capului și mușchiul aductor. Structura ochiului unei capete este similară cu sistemele optice găsite în telescoapele avansate.
Timp de mulți ani, fizica și optica ochiului de scoică au ridicat o problemă perplexă. "Principala retină din ochi capătă o lumină aproape complet nefocalizată, deoarece este prea aproape de oglindă", spune Dan Speiser, un om de știință al viziunii la Universitatea din Carolina de Sud și autorul principal al noului studiu. Cu alte cuvinte, orice imagine de pe retina proximală ar fi încețoșată și lipsită de focalizare. "Asta mi se pare atât de nerezonabil", spune Speiser.
Noul studiu aruncă o lumină asupra acestui mister. Cercetătorii au descoperit că elevii scoicilor sunt capabili să se deschidă și să se contracte, deși răspunsurile elevilor nu sunt la fel de rapide ca ale noastre. Diametrul unui elev de scoici se schimbă cu cel mult 50%, iar dilatarea sau contracția pot dura câteva minute. Ochii lor nu au irisuri așa cum o fac și ochii noștri și, în schimb, celulele din cornee își schimbă forma mergând de la subțiri și plate la înalte și lungi. Aceste contracții pot schimba curbura corneei în sine, deschizând posibilitatea ca ochiul de scoică să-și schimbe forma și să răspundă la lumină într-un mod care face posibilă formarea de imagini mai clare pe retina proximă.
„Schimbă cu adevărat capacitatea acelui ochi și, în final, organismul de a putea avea tipul de rezoluție pentru a-și vedea mediul”, spune Jeanne Sârb, un om de știință al viziunii la Universitatea de Stat din Iowa.
Acum, Speiser lucrează pentru a înțelege dacă șapcii sunt capabili să schimbe curbura oglinzii și a ochiului în ansamblu, ceea ce i-ar permite să ajusteze și mai mult focalizarea imaginii. „Structurile dinamice ale ochilor deschid câteva posibilități noi pentru ceea ce poți face cu un ochi bazat pe oglindă ca acesta”, spune Speiser.
Oglinzile adaptive nu sunt unic mister al ochiului de scoică. „S-a dovedit că ochii de pe scoici au de trei ori mai mulți opsini decât noi”, spune Sârb. Opsinele sunt proteine sensibile la lumină care se găsesc în celulele fotoreceptoare ale retinei care mediază conversia luminii în semnale electrochimice. Oamenii de știință nu știu dacă toate cele 12 opsine de scoici sunt exprimate în fiecare ochi de scoică sau dacă ochii subspecializează pe canale diferite ale spectrului vizual. Unele opsine pot fi exprimate în retina proximă, în timp ce altele sunt în retina distală.
Echipa sârbului din statul Iowa studiază opsinele la scoici, scoici și alte animale. Bivalvele - moluște care trăiesc în interiorul a două cochilii cuplate potrivite conectate printr-o balama - au evoluat o formă de ochi de mai multe ori. Unele scoici au chiar ochi compuși sau ochi cu mai multe unități vizuale, deși diferă de ochii compuși mai bine cunoscuți ai insectelor. Studiind diferitele opsine din afara animalelor, sârbul le poate măsura absorbția și în cele din urmă înțelege modul în care acționează la diferite animale.
Ochii au evoluat probabil de cel puțin 50 sau 60 de ori la toate animalele și, în multe cazuri, bazele moleculare ale vederii - proteinele care traduc semnale luminoase în semnale electrice - variază destul de mult. „Marea întrebare evolutivă pentru mine este, cum evoluează aceste proteine spre probă de lumină? Și apoi, cum se specifică diferitele tipuri de medii ușoare în care animalele pot apărea? ”, Întreabă sârbul. Ea este de părere că, în majoritatea cazurilor, opsinele sunt reconstituite din alte funcții din interiorul animalului pentru a fi utilizate la ochi.
Deși există o diversitate de morfologii oculare și de fotoreceptori între animale, blocurile de construcție - genele care controlează dezvoltarea ochilor - sunt remarcabil de similare. De exemplu, Pax6 este o genă de dezvoltare care este critică pentru dezvoltarea ochilor la mamifere și joacă un rol similar în dezvoltarea ochilor de pe scoici. Într-un imprimeu recent al studiului, Andrew Swafford și Oakley susțin că aceste similitudini cred că multe tipuri de ochi ar fi putut evolua ca răspuns la stresul indus de lumină. Deteriorarea ultraviolete determină modificări moleculare specifice pe care un organism trebuie să le protejeze.
„A fost atât de surprinzător că, din nou, din când în când, toate aceste componente care sunt folosite pentru a construi ochii și, de asemenea, sunt folosite în vedere, au aceste funcții de protecție”, spune Oakley. În istoria profundă a acestor componente sunt trăsături genetice care declanșează răspunsuri la stresul indus de lumină, cum ar fi repararea daunelor provocate de radiațiile UV sau detectarea produselor secundare ale daunelor UV. Odată ce suita de gene implicate în depistarea și reacția la UV-ul deteriorat este exprimată împreună, atunci poate fi doar o chestiune de a combina acele părți într-un mod nou care vă oferă un ochi, sugerează cercetătorii.
„Factorul de stres poate reuni aceste componente poate pentru prima dată”, spune Swafford. „Și astfel originile interacțiunilor dintre aceste componente diferite care duc la viziune sunt mai atribuite acestui factor de stres. Și apoi odată ce componentele sunt acolo, fie că sunt pigmenți, fotoreceptori sau celule lentile, atunci selecția naturală acționează pentru a le elabora în ochi. ”
Cu toate că au fost făcute, ochii de pe scoici au o funcționalitate impresionantă, încolăcindu-și oglinzile interne pentru a aduce lumina în focar ca un telescop. Așa că data viitoare vă bucurați de niște căpșuni de usturoi, încercați să nu vă imaginați moluștele privindu-vă înapoi.
