Haurastähti, joka näkee kehollaan

Haurastähden – meritähden sukulaisen, jolla on barokkisia taipumuksia – pitkillä, kiemurtelevilla käsivarsilla on yllättävä suhde muuhun vartaloonsa.

Haurastähden käsivarret toimivat jokseenkin itsenäisesti, ne aistivat ympäristönsä ja päättävät itse, miten reagoida siihen. Niitä koordinoi vain löyhästi eläimen ytimessä oleva hermorengas. Yksittäinen haurastähti on melkein kuin viisi toisiinsa liittynyttä eläintä, joilla on yhteinen kiinnostus siihen, minne mennä, mitä syödä ja tehdä pieniä haurastähtiä.

Ja kuitenkin nyt ainakin yhden lajin biologiassa näyttää olevan jotakin paljon oudompaa: Ophiocoma wendtii -lajin koko keho näyttää kykenevän muodostamaan epäselvän, mutta käyttökelpoisen kuvan, ikään kuin kiemurtelevan, mutta oudon söpön Sauronin silmän.

Se muuttuu vielä oudommaksi.

Tämä kokovartalonäkö sammuu yöllä, jolloin eläimen valoherkkyys paradoksaalisesti lisääntyy, ja sen ruskeankeltainen ruumis muuttuu beigeksi. Miten ja miksi tällä eläimellä on nämä oudot ominaisuudet, oli aiheena tammikuussa Current Biology -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa.

Näkemiseksi biologit tarvitsevat avaruudellista näkemistä. Pelkkä valon havaitseminen ei riitä, vaan on muodostettava kuva. Lähes kaikki eläimet pystyvät aistimaan valoa. Harvempi pystyy näkemään.

Traditionaalisesti oli melko selvää, kuka näki ja kuka ei, koska eläimellä joko oli silmät tai ei ollut. Viime aikoina selkärangattomat biologit ovat kuitenkin tajunneet, että silmät voivat olla valinnaisia näkemisen kannalta.

Vuonna 2018 tutkijat raportoivat, että piikkisiili Diadema africanum pystyy ilmeisesti erottelemaan kuvia ilman silmiä – käsite, jota kutsutaan ”ekstraokulaariseksi näkemiseksi”. He eivät kuitenkaan ymmärtäneet, miten.

Silloin Oxfordin yliopiston luonnonhistoriallisen museon Lauren Sumner-Rooneyn johtama eurooppalaisten ja yhdysvaltalaisten tutkijoiden ryhmä alkoi epäillä, että silmien silmiinpistävästä puuttumisesta huolimatta O. wendtii voisi myös nähdä.

He testasivat tätä sijoittamalla haurastähdet keskelle areenoita, joita ympäröivät seinät, joiden toisella puolella oli mustat palkit simuloidakseen suojaa. Mustille palkeille päätyi enemmän haurastähtiä kuin mitä sattumalta voisi olettaa. Pimeään sopeutunut beige O.wendtii ei kuitenkaan kyennyt löytämään näitä mustia palkkeja satunnaisuutta suuremmalla määrällä riippumatta siitä, oliko niille annettu loisteputkivaloja vai päivänvaloa, mikä näyttäisi sulkevan pois valon voimakkuuden tai vuorokausirytmin selityksenä.

Tämä käyttäytymisyhdistelmä herätti erityistä hämmennystä, koska lähisukulaisella, O.pumilalla, on samat valon havaitsemisvälineet, mutta samoille areenoille sijoitettuna nämä eläimet päätyvät satunnaisesti jakautuneina mihin tahansa vuorokaudenaikaan. Ne ovat sokeita.

Ryhmä kuitenkin tiesi, että molempien hauraiden tähtien kehot ovat täynnä valoreseptoreita, joita kutsutaan opsineiksi. O. pumila ei ehkä näe, mutta se aistii valon; kun se altistuu valolle, se piiloutuu hiekkaan tai rakoihin juuri sinne, missä se on. O.wendtii sen sijaan luikertelee lähimpään suojaan. Ainoa selvä ero on, että O. pumila ei ole koskaan punainen. Mitä eroa punaisella voisi olla näkemisen kannalta?

Voidakseen muodostaa kuvan valoreseptori tarvitsee suuntautuneisuutta. Jos ei osaa sanoa, mistä suunnasta valo tulee, ei voi juurikaan päätellä, miltä maailma näyttää tietyssä paikassa. Näin ollen valon aistimisen jälkeinen ensimmäinen vaatimus näkökyvylle on jonkinlainen seulontamekanismi, jotta mikä tahansa reseptori tietää, että tästä tietystä kohdasta tulevaa valoa saapuu tämä määrä.

Yksi tapa seuloa valoa on (duh) aurinkovoide. Pigmentti on luonnollinen aurinkosuoja, ja O. wendtii on päivällä peittynyt punaisiin pigmenttipaketteihin, joita kutsutaan kromatofooreiksi. Yöllä kromatofoorit vetäytyvät sisään. Kun tutkijat skannasivat molemmat haurastähtilajit ja mittasivat kummankin eläimen valosensoreiden näkökentän, he havaitsivat, että käytössä olevat pigmenttipakkaukset kaventavat näkökenttää estämällä valon fyysisesti. Kulma-aukko kapenee noin 118 asteesta 68 asteeseen O. wendtii -lajilla kromatofoorien leimahtaessa.

Jos O. wendtii -lajin valosensorit ovat suuntaavia, se selittää, miten niiden koko kehoon laajasti hajallaan oleva joukko voi muodostaa kuvan. Sen koko keho on todellakin silmä. Mutta muodostunut kuva saattaa olla meille äärimmäisen outo. Haurastähti ei ole pallo, kuten merisiili. Se on viisi kuritonta käsivartta, jotka on kiinnitetty sovittelevaan ytimeen. Miten ihminen voi edes alkaa ajatella, miltä tällaisen joukon muodostama kuva voisi näyttää?

Tutkijat yrittivät rekonstruoida mittaamansa resoluution perusteella pääteltyä kuvaa riutasta. Parhaimmassa tapauksessa tummaharmaa, epätarkka palkki näkyy vaaleamman harmaata taustaa vasten. Karkeaa toki, mutta ehkä tarpeeksi motivoituneelle haurastähdelle, jotta se saavuttaisi tärkeän minimipaikan, jotta se ei joutuisi syödyksi.

Koska kromatofoorit estävät valoa, tämä selittää myös sen, miksi niiden yleinen valoherkkyys paranee yöllä, mikä on kätevää, koska silloin näkeminen voi olla muutenkin mahdotonta.

On kiehtovaa, että eläimet, joilla on näin omituinen systeemi maailmansa hahmottamiseen, kuuluvat suurimpaan eläinryhmään, joka on lähimpänä sukua selkärankaisille. Paljon kauempana sukua olevilla eläimillä – merkittävimmin mahtavilla niveljalkaisilla (esim. hyönteiset ja hummerit) ja nilviäisillä (esim. mustekala ja kalmarit) – on silmät. Jopa joillakin meritähdillä on oikeat silmät: putkijalkoihinsa puristetut yhdistelmäsilmät tai yksinkertaiset okellit (meritähdillä saattaa olla suurempi paine nähdä hyvin, koska ne ovat aktiivisia metsästäjiä).

Tällaisen vaihtoehtoisen näköjärjestelmän löytäminen ei vain yhdestä vaan peräti kahdesta näin läheisestä sukulaisesta (merisiilit, kuten hauraat tähdetkin, ovat piikkinahkaisia) vaikuttaa yllättävältä ja epäintuitiiviselta. Toisaalta on myös yllättävää, että eläinryhmä, jolla on säteittäinen symmetria ja joka ilmeisen huolettomasti suhtautuu siihen, että se pilkotaan kahtia, on selkärankaisten lähin pääsukulainen, kuten on monesti todettu.

Selkärankaisten joukossa monilla kaloilla, sammakkoeläimillä ja matelijoilla on kolmas silmä, ja ainakin yhdellä oli neljäs. Levymäisillä kaloilla on silmät, jotka vaeltavat ympäri kehoa. Monilla selkärankaisilla – myös nisäkkäillä – on valoreseptoreita silmiensä lisäksi. Jos jokin selkärankainen olisi jostain syystä omaksunut säteittäisen symmetrian, olisimmeko voineet nähdä yhtä yllättäviä tapoja nähdä omissa riveissämme?