A "fésűkagyló" szó általában lédús, kerek adduktorizmust idéz elő - egy tenger gyümölcsei finomságot. Tehát nem széles körben ismert, hogy a fésűkagylónak akár 200 apró szemük van a héját bélő köpeny szélén. Ezen puhatestű szem komplexitásait még feltárják. A Current Biology folyóiratban közzétett új tanulmány rámutat arra, hogy a fésűkagyló szemében olyan diákok tágulnak és összehúzódnak, amelyek fényre reagálnak, és sokkal dinamikusabbak, mint azt korábban hitték.
"Csak meglepő, hogy mennyit tudunk megtudni arról, hogy ezek a fésűkagyló milyen komplexek és mennyire funkcionálisak" - mondja Todd Oakley, a kaliforniai egyetem evolúciós biológusa, a Santa Barbara.
A fésűkagyló szemének optikája nagyon másképp van beállítva, mint a saját szemszerveink. Amint a fény bekerül a fésűkagyló szemébe, áthalad a pupillán, egy lencsén, két retina (disztális és proximális), majd a szem hátulján guaninkristályokból álló tükörbe jut. Az ívelt tükör tükrözi a fényt a retinák belső felületén, ahol idegi jeleket generálnak és egy kicsi zsigeri ganglionba vagy az idegsejt-csoportba továbbítják, amelynek fő feladata a fésűkagyló bél- és adduktorizmainak ellenőrzése. A fésűkagyló szemének szerkezete hasonló a fejlett távcsövekben található optikai rendszerekhez.
A fésűkagyló fizika és optika sok éven át zavaró problémát jelentett. "A szem fő retina szinte teljesen nem koncentrált fényt kap, mert túl közel van a tükörhöz" - mondta Dan Speiser, a dél-karolinai egyetemi látástudós és az új tanulmány vezető szerzője. Más szavakkal, a proximális retina bármely képe homályos és nem lenne fókuszban. "Ez számomra olyan ésszerűtlennek tűnik" - mondja Speiser.
Az új tanulmány rávilágít erre a rejtélyre. A kutatók megállapították, hogy a fésűkagyló diákok képesek kinyílni és összehúzódni, bár pupillás válaszuk nem olyan gyors, mint a miénk. A fésűkagyló pupilla átmérője legfeljebb kb. 50% -kal változik, és a tágulás vagy összehúzódás több percet is igénybe vehet. A szemükben nincs olyan írisz, mint a mi szemünk, ehelyett a szaruhártya sejtjei alakját úgy változtatják meg, hogy vékony és laposról magasra és hosszúra változnak. Ezek a összehúzódások megváltoztathatják a szaruhártya görbületét, lehetővé téve annak lehetőségét, hogy a fésűkagyló alakja megváltoztassa és reagáljon a fényre oly módon, hogy lehetővé váljon élesebb képek kialakítása a proximalis retinában.
"Ez tényleg megváltoztatja a szem és végül a szervezet azon képességét, hogy képes legyen a környezetének látásmódjára" - mondja Jeanne Serb, az Iowa Állami Egyetem látástudós.
Most a Speiser azon dolgozik, hogy megértse, vajon a fésűkagyló képes-e megváltoztatni a tükör és az egész szem görbületét, ami lehetővé tenné a kép fókuszának további beállítását. "A szem dinamikus struktúrái új lehetőségeket nyitnak meg annak érdekében, amit tehetünk egy ilyen tükör alapú szemmel" - mondja Speiser.
Az adaptív tükrök nem csak a fésűkagyló rejtélye. "Kiderült, hogy a fésűkagyló szeme háromszor annyi opsint tartalmaz, mint mi" - mondja szerb. Az opszinek fényérzékeny proteinek, amelyek megtalálhatók a retina fotoreceptor sejtjeiben, és közvetítik a fény elektrokémiai jelekké történő átalakulását. A tudósok nem tudják, vajon a 12 fésűkagyló-opsint kifejezzék-e minden egyes fésűkagyló-szemben, vagy a szem a látásspektrum különböző csatornáinál speciálisan specializálódott-e. Egyes opszinek expresszálódhatnak a proximalis retinában, míg mások a distalis retinaban.
Az Iowa State szerb csapata a fésűkagylóban, kagylóban és más állatokban az opszint vizsgálja. A kagylók - a puhatestűek, amelyek egy csuklóval összekötött két egymáshoz illeszkedő, tölcséres kagylóban élnek - többször alakultak ki a szem valamilyen formájában. Néhány kagylónak még összetett vagy több látóegységgel rendelkező szeme van, bár különböznek a rovarok legismertebb összetett szemétől. Az állatokon kívüli különféle opszinek tanulmányozásával a szerb meg tudja mérni azok felszívódását és végül megérti, hogyan működnek az egyes állatokban.
A szemek valószínűleg legalább 50 vagy 60-szor fejlődtek az állatok között, és sok esetben a látás molekuláris alapjai - a fehérjeket, amelyek a fényjeleket elektromos jelekké alakítják - meglehetősen eltérőek. „A nagy evolúciós kérdés számomra az, hogy hogyan alakulnak ezek a fehérjék a fény mintájává? És akkor hogyan lehet meghatározni a különféle típusú fénykörnyezeteket, amelyekben az állatok előfordulhatnak? ”Kérdezi Szerb. Úgy véli, hogy az opszinok a legtöbb esetben újjászületik az állatok más funkcióitól, amelyeket a szembe kell használni.
Noha a szem morfológiája és a fotoreceptorok sokféleséget mutatnak az állatok között, az építőelemek - a szemfejlődést szabályozó gének - rendkívül hasonlóak. Például a Pax6 olyan fejlődési gén, amely kritikus az emlősök szemfejlődése szempontjából, és hasonló szerepet játszik a fésűkagyló szemének fejlődésében. Andrew Swafford és Oakley egy nemrégiben készült tanulmányban azt állítja, hogy ezek a hasonlóságok azt a tényt hitték, hogy sokféle szem kialakulhatott a fény okozta stressz hatására. Az ultraibolya-károsodás olyan specifikus molekuláris változásokat okoz, amelyeket a szervezetnek meg kell védenie.
"Annyira meglepő, hogy újra és újra ezeknek a szem építéséhez használt és a látáshoz használt alkatrészeknek is megvannak a védő funkcióik" - mondja Oakley. Ezen összetevők mély történetében olyan genetikai tulajdonságok vannak, amelyek válaszokat váltanak ki a fény által kiváltott stresszre, például az UV-sugárzás által okozott károk helyrehozása vagy az UV-károsodások melléktermékeinek felismerése. Miután az UV-károsodás észlelésében és az ahhoz való reagálásban részt vevő gének együttes expressziója megtörténik, kérdés lehet, hogy ezeket a részeket új módon kombinálják, ami szemmel szolgálnak - javasolják a kutatók.
"A stressz tényező talán most először hozza össze ezeket az összetevőket" - mondja Swafford. „És így a látáshoz vezető különféle alkotóelemek közötti interakciók eredete inkább ennek a stressz faktornak tulajdonítható. És akkor, ha az összetevők ott vannak, legyen szó pigmentekről, fotoreceptorokról vagy lencsecellákról, akkor a természetes szelekció kidolgozza azokat a szembe.
Bármennyire is készültek, a fésűkagyló szemének van néhány lenyűgöző funkcionalitása, amely a belső tükröket elvonja, hogy a fény fókuszba kerüljön, mint egy távcső. Tehát legközelebb, amikor néhány fokhagymás fésűkagylót élvez, próbáljon meg nem elképzelni, hogy a puhatestűek rád néznek.
