Ordet "kammusling" fremkalder normalt en saftig, rund adduktormuskulatur - en lækker fisk og skaldyr. Så det er ikke almindeligt kendt, at tunger har op til 200 bittesmå øjne langs kanten af mantlen foring af deres skaller. Kompleksiteten af disse bløddyr øjne afsløres stadig. En ny undersøgelse, der blev offentliggjort i Current Biology, afslører, at kammuslingens øjne har elever, der udvides og sammentrækkes som reaktion på lys, hvilket gør dem langt mere dynamiske end tidligere antaget.
”Det er bare overraskende, hvor meget vi finder ud af, hvor komplekse og hvor funktionelle disse tunger øjne er, ” siger Todd Oakley, en evolutionær biolog ved University of California, Santa Barbara.
Kammuslingens øjne er opstillet meget anderledes end vores egne okulære organer. Når lys kommer ind i kammuslingens øje, passerer det gennem pupillen, en linse, to nethinder (distalt og proksimalt) og når derefter et spejl, der er lavet af guaninkrystaller på bagsiden af øjet. Det buede spejl reflekterer lyset på den indre overflade af nethinderne, hvor der genereres neurale signaler og sendes til en lille visceral ganglion eller en klynge nerveceller, hvis hovedopgave er at kontrollere tungerens tarm- og adduktormuskulatur. Strukturen af en kammuslingens øje ligner de optiksystemer, der findes i avancerede teleskoper.
I mange år udgjorde fysik og optik i kammuslingens øje et forvirrende problem. "Hovednethinnen i øjet får næsten fuldstændigt ufokuseret lys, fordi det er for tæt på spejlet, " siger Dan Speiser, en visionforsker ved University of South Carolina og seniorforfatter til den nye undersøgelse. Med andre ord, ethvert billede på den proximale nethinde ville være sløret og ude af fokus. ”Det virker bare så urimeligt for mig, ” siger Speiser.
Den nye undersøgelse kaster lys over dette mysterium. Forskerne fandt, at tungerelevene er i stand til at åbne og trække sig sammen, selvom deres elevresponser ikke er så hurtige som vores egne. En kammuslingelevers diameter ændres højst med ca. 50 procent, og udvidelsen eller sammentrækningen kan tage flere minutter. Deres øjne har ikke iris, som vores øjne gør, og i stedet ændrer cellerne i hornhinden form ved at gå fra tyndt og fladt til højt og langt. Disse sammentrækninger kan ændre selve hornhindens krumning og åbne muligheden for, at kammuslingens øje kan ændre form og reagere på lys på en måde, der gør det muligt at danne skarpere billeder på den proximale nethinde.
”Det ændrer virkelig det øjets evne og i sidste ende organismen til at være i stand til at have den type opløsning for at se dens miljø, ” siger Jeanne Serb, en vision videnskabsmand ved Iowa State University.
Nu arbejder Speiser for at forstå, hvis tunger er i stand til at ændre spejlets og øjeets krumning som helhed, hvilket vil gøre det muligt for den at justere fokus på billedet yderligere. ”Øjenes dynamiske strukturer åbner nogle nye muligheder for, hvad du kan gøre med et spejlbaseret øje som dette, ” siger Speiser.
Adaptive spejle er ikke tungerøjets eneste mysterium. ”Det viser sig, at tunger øjne har tre gange så mange opins som vi gør, ” siger Serb. Opsins er lysfølsomme proteiner, der findes i retorens fotoreceptorceller, som medierer omdannelsen af lys til elektrokemiske signaler. Forskere ved ikke, om alle 12 kammuslingopinser udtrykkes i hvert enkelt kammuslingøje, eller om øjnene subspecialiserer sig i forskellige kanaler i det visuelle spektrum. Nogle opins kan udtrykkes i den proximale nethinde, mens andre befinder sig i det distale nethinde.
Serb's team i Iowa State studerer opins i tunger, muslinger og andre dyr. Muslinger - bløddyr, der bor i to matchende skaller, der er forbundet med et hængsel - har udviklet en form for øje flere gange. Nogle muslinger har endda sammensatte øjne eller øjne med flere visuelle enheder, skønt de adskiller sig fra de bedre kendte sammensatte øjne af insekter. Ved at studere de forskellige opins uden for dyrene, kan serber måle deres absorption og i sidste ende forstå, hvordan de fungerer i de forskellige dyr.
Øjne har sandsynligvis udviklet sig mindst 50 eller 60 gange på tværs af alle dyr, og i mange tilfælde varierer de molekylære synspunkter - proteinerne, der oversætter lyssignaler til elektriske signaler - ganske lidt. ”Det store evolutionære spørgsmål for mig er, hvordan disse proteiner udvikler sig til at prøve lys? Og hvordan specificeres det så til de forskellige typer lysmiljøer, som dyrene kan forekomme i? ”Spørger Serb. Hun mener, at opinsene i de fleste tilfælde bliver genanvendt fra en anden funktion i dyret, der skal bruges i øjnene.
Selvom der er en mangfoldighed af øjenmorfologier og fotoreseptorer på tværs af dyr, er byggestenene - generne, der kontrollerer øjenudvikling - bemærkelsesværdigt ens. For eksempel er Pax6 et udviklingsgen, der er kritisk for øjeudvikling hos pattedyr, og det spiller en lignende rolle i udviklingen af tunger øjne. I en forudgående undersøgelse af studiet hævder Andrew Swafford og Oakley, at disse ligheder tror på det faktum, at mange typer øjne måske har udviklet sig som reaktion på lysinduceret stress. Ultraviolet skade forårsager specifikke molekylære ændringer, som en organisme skal beskytte mod.
”Det var så overraskende, at alle disse komponenter, der bruges til at opbygge øjne og også bruges i synet, gang på gang har disse beskyttelsesfunktioner, ” siger Oakley. I den dybe historie med disse komponenter er genetiske træk, der udløser reaktioner på lysinduceret stress, såsom reparation af skader på grund af UV-stråling eller påvisning af biprodukter af UV-skader. Når først pakken med gener, der er involveret i påvisning og reaktion på UV-beskadigede, udtrykkes sammen, så er det muligvis bare et spørgsmål om at kombinere disse dele på en ny måde, der giver dig øje med, antyder forskerne.
"Stressfaktoren kan samle disse komponenter måske for første gang, " siger Swafford. ”Og derfor er oprindelsen af samspillet mellem disse forskellige komponenter, der fører til vision, mere tilskrives denne stressfaktor. Og så når komponenterne først er der, uanset om det er pigmenter eller fotoreceptorer eller linseceller, så fungerer naturlig selektion for at uddybe dem i øjnene. ”
Men de blev lavet, tunger øjne har nogle imponerende funktionalitet, fordrejning deres indre spejle for at bringe lys i fokus som et teleskop. Så næste gang du nyder nogle hvidløgs-kammuslinger, så prøv ikke at forestille dig bløddyrene, der stirrer tilbage på dig.
