Sana "kampasimpukka" herättää yleensä mehukkaan, pyöreän adduktorilihaksen - meren herkkuja. Joten ei ole laajalti tiedossa, että kampasimpukoissa on jopa 200 pientä silmää vaipan reunalla vaipan reunalla. Näiden nilviäisten silmien monimutkaisuus on vielä paljastettu. Uusi julkaisu, joka julkaistiin Current Biology -julkaisussa, paljastaa, että kampasimpukoiden silmissä on oppilaita, jotka laajenevat ja supistuvat valon vaikutuksesta, mikä tekee niistä paljon dynaamisempia kuin aiemmin uskottiin.
"On vain yllättävää, kuinka paljon saamme selville kuinka monimutkaisia ja toiminnallisia nämä kampasimpukka silmät ovat", sanoo Todd Oakley, evoluutiobiologi Kalifornian yliopistosta, Santa Barbara.
Kampasimpukka silmien optiikka on asetettu hyvin eri tavalla kuin omat silmäelimemme. Kun valo tulee kampasimpukka silmään, se kulkee pupillin, linssin, kahden verkkokalvon (distaalinen ja proksimaalinen) läpi ja pääsee sitten peiliin, joka on tehty guaniinikiteistä silmän takana. Kaareva peili heijastaa valoa verkkokalvon sisäpinnalle, jossa hermosignaalit generoituvat ja lähetetään pieneen viskeraaliseen ganglioniin tai hermosoluklusteriin, jonka päätehtävänä on hallita kampasimpukka suolistoa ja adductor-lihasta. Kampasimpukan silmän rakenne on samanlainen kuin edistyneissä kaukoputkissa olevat optiikkajärjestelmät.
Useiden vuosien ajan kampasimpukka silmän fysiikka ja optiikka ovat aiheuttaneet hämmentävää ongelmaa. "Silmän pääasiallinen verkkokalvo saa lähes kokonaan kohdistamattoman valon, koska se on liian lähellä peiliä", sanoo Etelä-Carolinan yliopiston visionääri Dan Speiser ja uuden tutkimuksen vanhempi kirjoittaja. Toisin sanoen mikä tahansa proksimaalisen verkkokalvon kuva olisi epäselvä ja epätarkka. "Se vain näyttää minusta niin kohtuuttomalta", Speiser sanoo.
Uusi tutkimus valaisee tätä mysteeriä. Tutkijat havaitsivat, että kampasimpukka-oppilaat pystyvät avaamaan ja supistumaan, vaikka heidän pupillareagenssinsa eivät ole niin nopeita kuin omat. Kampasimpukan oppilaan halkaisija muuttuu korkeintaan noin 50 prosentilla, ja laajentuminen tai supistuminen voi kestää useita minuutteja. Heidän silmissä ei ole iiriseitä, kuten meidän silmämme, ja sen sijaan sarveiskalvon solut muuttavat muotoa siirtymällä ohuista ja litteistä korkeiksi ja pitkiksi. Nämä supistukset voivat muuttaa sarveiskalvon kaarevuutta, avaaen mahdollisuuden, että kampasimpukka silmä voi muuttaa muotoaan ja reagoida valoon tavalla, joka antaa mahdollisuuden muodostaa raikkaampia kuvia proksimaaliseen verkkokalvoon.
"Se todella muuttaa silmän ja viime kädessä organismin kykyä saada sellainen resoluutio nähdäkseen ympäristönsä", sanoo Iowan osavaltion yliopiston visionääri Jeanne Serb.
Nyt Speiser pyrkii ymmärtämään, kykenevätkö kampasimput muuttamaan peilin ja silmän kokonaisuutta, mikä mahdollistaisi kuvan tarkennuksen säätämisen entisestään. "Silmien dynaamiset rakenteet avaavat uusia mahdollisuuksia siihen, mitä voit tehdä tällä tavalla peilipohjaisella silmällä", Speiser sanoo.
Mukautuvat peilit eivät ole kampasimpukka silmän ainoa mysteeri. "Osoittautuu, että kampasimpukoiden silmissä on kolme kertaa enemmän opsineja kuin meillä", serbi sanoo. Opsiinit ovat verkkokalvon valoreseptorisoluissa olevia valoherkkiä proteiineja, jotka välittävät valon muuntamista sähkökemiallisiin signaaleihin. Tutkijat eivät tiedä, ekspressoituvatko kaikki 12 kampasimpukkaopsiinia jokaisessa kampasilmäsilmässä vai ovatko silmät erikoisspesifisiä näkökentän eri kanavilla. Jotkut opsiinit voivat ilmentyä proksimaalisessa verkkokalvossa, kun taas toiset ovat distaalisessa verkkokalvossa.
Iowan osavaltion serbiryhmä tutkii kampasimpukoissa, simpuissa ja muissa eläimissä esiintyviä opsineja. Simpukat - nilviäiset, jotka elävät kahden saranalla kytketyn kuppikuoren sisällä - ovat kehittyneet jonkin verran silmää useita kertoja. Joissakin simpukoissa on jopa yhdissilmät tai silmät, joissa on useita visuaalisia yksiköitä, vaikkakin ne eroavat hyönteisten tunnetuimmista yhdissilmistä. Tutkimalla erilaisia opsineja eläinten ulkopuolella, serbi voi mitata niiden imeytymistä ja ymmärtää lopulta kuinka ne toimivat eri eläimissä.
Silmät ovat todennäköisesti kehittyneet ainakin 50 tai 60 kertaa kaikilla eläimillä, ja monissa tapauksissa näön molekyylin perusta - proteiinit, jotka kääntävät valosignaalit sähköisiksi signaaleiksi - vaihtelevat melko vähän. ”Minulle iso evoluutiokysymys on, kuinka nämä proteiinit kehittyvät näytteen valoon? Ja miten sitten eritellään erityyppisissä valoympäristöissä, joissa eläimet voivat esiintyä? ”Serbi kysyy. Hän uskoo, että useimmissa tapauksissa opsiinit palautetaan mistä tahansa muusta toiminnasta elämässä silmissä käytettäväksi.
Vaikka silmien morfologioita ja valoreseptoreita on monenlaisissa eläimissä, rakennuspalikat - silmien kehitystä säätelevät geenit - ovat huomattavan samanlaisia. Esimerkiksi Pax6 on kehitysgeeni, joka on kriittinen nisäkkäiden silmien kehitykselle, ja sillä on samanlainen rooli kampasimpukoiden silmien kehityksessä. Andrew Swafford ja Oakley väittävät äskettäisessä tutkimuksen preprintissä, että nämä yhtäläisyydet uskovat tosiasiaan, että monentyyppiset silmät ovat saattaneet kehittyä vasteena valon aiheuttamalle stressille. Ultraviolettivaurio aiheuttaa spesifisiä molekyylimuutoksia, joita organismin on suojattava.
"Oli niin yllättävää, että kerta toisensa jälkeen kaikilla näillä silmien rakentamiseen käytetyillä komponenteilla, joita käytetään myös näkökyvyllä, on nämä suojatoimenpiteet", Oakley sanoo. Näiden komponenttien syvässä historiassa ovat geneettiset piirteet, jotka laukaisevat vasteet valon aiheuttamaan stressiin, kuten UV-säteilyn aiheuttamien vaurioiden korjaaminen tai UV-vaurioiden sivutuotteiden havaitseminen. Kun UV-vaurioiden havaitsemiseen ja niihin reagointiin osallistuvien geenien sarja on ilmaistu yhdessä, voi olla kyse vain näiden osien yhdistämisestä uudella tavalla, joka antaa sinulle silmän, tutkijat ehdottavat.
"Stressitekijä voi yhdistää nämä komponentit ehkä ensimmäistä kertaa", Swafford sanoo. ”Ja niin näkemykseen johtavien erilaisten komponenttien vuorovaikutuksen syyt johtuvat enemmän tästä stressitekijästä. Ja sitten kun komponentit ovat siellä, olivatpa ne sitten pigmenttejä, valoreseptoreita tai linssisoluja, luonnollinen valinta tekee ne yksityiskohtaisiksi silmiin. "
Kuitenkin ne tehtiin, kampasimpukka silmät ovat joitakin vaikuttavia toimintoja, vääntö niiden sisäpeilit tuoda valon keskittyä kuin kaukoputki. Joten seuraavan kerran kun nautit valkosipulin kampasimpuista, yritä olla kuvittelematta nilviäisiä, jotka tuijottavat sinua takaisin.
