The Brittle Star That Sees with Its Body

Le lunghe e sinuose braccia di una brittle star – una parente della stella di mare con tendenze barocche – hanno un rapporto sorprendente con il resto del suo corpo.

Le sue braccia funzionano più o meno indipendentemente, percependo il proprio ambiente e prendendo le proprie decisioni su come reagire ad esso. Sono solo vagamente coordinate da un anello nervoso nel nucleo dell’animale. Una singola stella friabile è quasi come cinque animali congiunti con un interesse reciproco nel dove andare, cosa mangiare e fare piccole stelle friabili.

Eppure ora sembra esserci qualcosa di molto più strano nella biologia di almeno una specie: l’intero corpo di Ophiocoma wendtii sembra capace di formare un’immagine sfocata ma utile, come un occhio di Sauron strabico ma stranamente carino.

Si fa più strano.

Questa visione di tutto il corpo si spegne di notte, quando la sensibilità dell’animale alla luce paradossalmente aumenta, e il suo corpo marrone diventa beige. Come e perché questo animale possiede queste strane caratteristiche sono stati i soggetti di uno studio pubblicato a gennaio su Current Biology.

Per vedere, i biologi hanno bisogno della visione spaziale. Non basta rilevare la luce, bisogna formare un’immagine. Quasi tutti gli animali possono percepire la luce. Meno possono vedere.

Tradizionalmente era abbastanza evidente chi poteva vedere e chi no, perché una creatura o aveva gli occhi o non li aveva. Recentemente, tuttavia, i biologi invertebrati si stanno rendendo conto che gli occhi possono essere opzionali per la visione.

Nel 2018, gli scienziati hanno riferito che il riccio di mare spinoso Diadema africanum è apparentemente in grado di risolvere le immagini senza occhi – un concetto chiamato “visione extraoculare”. Tuttavia, non hanno capito come.

Poi un team di scienziati europei e americani guidati da Lauren Sumner-Rooney al Museo di storia naturale dell’Università di Oxford ha iniziato a sospettare che, nonostante una cospicua mancanza di occhi, O. wendtii potrebbe anche vedere.

Hanno testato questo mettendo le stelle fragili al centro di arene circondate da pareti con barre nere su un lato per simulare un riparo. Più stelle fragili sono finite sulle barre nere di quanto ci si aspetterebbe dal caso. Le O.wendtii beige adattate all’oscurità, tuttavia, non erano in grado di trovare queste barre nere a tassi superiori al caso sia che venissero fornite con luci fluorescenti o con la luce del giorno, escludendo apparentemente l’intensità della luce o i ritmi circadiani come spiegazione.

Questa combinazione comportamentale era particolarmente sconcertante perché un parente stretto, O. pumila, ha tutte le stesse attrezzature di rilevamento della luce, ma quando sono collocati nelle stesse arene, questi animali finiscono distribuiti a caso a qualsiasi ora del giorno. Sono ciechi.

Tuttavia, il team sapeva che i corpi di entrambe le stelle fragili sono costellati di recettori di luce chiamati opsine. O. pumila può non essere in grado di vedere, ma può percepire la luce; quando è esposta alla luce, si nasconde nella sabbia o nelle fessure proprio dove si trova. O.wendtii, d’altra parte, sgattaiola verso il riparo più vicino. L’unica differenza evidente è che O. pumila non è mai rossa. Che differenza potrebbe fare il rosso nel vedere?

Per poter formare un’immagine, un recettore di luce ha bisogno di direzionalità. Se non si può dire da quale direzione proviene la luce, non si può dedurre molto su come sia il mondo in un determinato punto. Di conseguenza, il primo requisito per la visione dopo il rilevamento della luce è una sorta di meccanismo di screening, in modo che ogni dato recettore sappia che la luce proveniente da questo particolare punto sta arrivando in questa quantità.

Un metodo per schermare la luce è (duh) la protezione solare. Il pigmento è una protezione solare naturale, e O. wendtii è coperto di pacchetti di pigmenti rossi chiamati cromatofori di giorno. Di notte, i cromatofori si ritraggono. Quando gli scienziati hanno scansionato entrambe le specie di stelle fragili e misurato il campo visivo dai sensori di luce di ogni animale, hanno scoperto che i pacchetti di pigmenti distribuiti restringono il campo visivo bloccando fisicamente la luce. L’apertura angolare si restringe da circa 118 gradi a 68 gradi in O. wendtii con i cromatofori ardenti.

Se i sensori di luce di O. wendtii sono direzionali, questo spiega come la matrice ampiamente sparsa sul loro intero corpo potrebbe formare un’immagine. Tutto il suo corpo è effettivamente un occhio. Ma l’immagine formata potrebbe essere estremamente strana per noi. Una stella fragile non è una palla, come un riccio di mare. Sono cinque braccia indisciplinate attaccate ad un nucleo conciliante. Come può un essere umano anche solo iniziare a pensare a come potrebbe apparire l’immagine formata da un tale array?

Gli scienziati hanno tentato di ricostruire l’immagine di una barriera corallina dedotta dalla risoluzione che hanno misurato. Nel migliore dei casi, una barra sfocata di grigio scuro appare su uno sfondo grigio più chiaro. Crudo, per essere sicuri, ma forse sufficiente per una stella fragile motivata a raggiungere l’importante posizione minima per non essere mangiata.

Siccome i cromatofori bloccano la luce, questo spiega anche perché la loro sensibilità generale alla luce migliora di notte, il che è conveniente perché la visione allora potrebbe essere comunque impossibile.

È intrigante che gli animali con un sistema così strano per percepire il loro mondo appartengano al principale gruppo animale che è il parente più prossimo dei vertebrati. Animali molto più lontani – i potenti artropodi (ad esempio, insetti e aragoste) e i molluschi (ad esempio, polpi e calamari) – hanno gli occhi. Anche alcune stelle marine possiedono degli occhi veri e propri: occhi composti schiacciati nei loro piedi a tubo, o semplici ocelli (la pressione per vedere bene può essere più forte per le stelle marine perché sono cacciatori attivi).

Scoprire un sistema di visione alternativo in non uno ma due parenti così stretti (i ricci di mare, come le stelle fragili, sono echinodermi) sembra sorprendente e controintuitivo. D’altra parte, che un gruppo di animali con simmetria radiale e un’apparente nonchalance nel farsi tagliare in due sia il parente maggiore dei vertebrati è anche sorprendente, come è stato sottolineato molte volte.

Tra i vertebrati, molti pesci, anfibi e rettili hanno un terzo occhio, e almeno uno aveva un quarto. I pesci piatti hanno occhi che migrano intorno al loro corpo. Molti vertebrati, compresi i mammiferi, possiedono recettori di luce oltre agli occhi. Se un vertebrato avesse per qualche motivo adottato la simmetria radiale, avremmo potuto vedere modi di vedere altrettanto sorprendenti nelle nostre file?

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