Křehká hvězda, která vidí svým tělem

Dlouhá, klikatá ramena křehké hvězdy – příbuzné mořské hvězdy s barokními sklony – mají překvapivý vztah ke zbytku těla.

Ramena fungují víceméně nezávisle, vnímají své vlastní prostředí a rozhodují se, jak na něj reagovat. Jsou pouze volně koordinovány nervovým kruhem v jádru zvířete. Jediná křehká hvězdice je téměř jako pět společně spojených živočichů se společným zájmem o to, kam jít, co jíst a vyrábět malé křehké hvězdice.

A přesto se nyní zdá, že v biologii přinejmenším jednoho druhu je něco mnohem podivnějšího: zdá se, že celé tělo Ophiocoma wendtii je schopno vytvářet rozmazaný, ale použitelný obraz, jako křečovité, ale podivně roztomilé Sauronovo oko.

Je to ještě podivnější.

Toto celotělové vidění zhasíná v noci, kdy se paradoxně zvyšuje citlivost zvířete na světlo a jeho kaštanové tělo se mění na béžové. Jak a proč má tento živočich tyto zvláštní vlastnosti, bylo předmětem studie publikované v lednu v Current Biology.

K tomu, aby biologové viděli, potřebují prostorové vidění. Nestačí pouze detekovat světlo, je třeba si vytvořit obraz. Téměř všichni živočichové dokáží vnímat světlo. Méně jich umí vidět.

Tradičně bylo celkem jasné, kdo vidí a kdo ne, protože tvor buď oči měl, nebo ne. V poslední době si však biologové bezobratlých uvědomují, že oči mohou být pro vidění nepovinné.

V roce 2018 vědci oznámili, že ostnatý mořský ježek Diadema africanum je zřejmě schopen rozlišovat obrazy bez očí – tento koncept se nazývá „extraokulární vidění“. Nechápali však jak.

Poté tým evropských a amerických vědců pod vedením Lauren Sumner-Rooneyové z Přírodovědného muzea Oxfordské univerzity začal tušit, že navzdory nápadnému nedostatku očí vidí i O. wendtii.

Tuto skutečnost testovali tak, že hvězdice křehké umístili do středu arén obklopených stěnami s černými pruhy na jedné straně, které simulovaly úkryt. U černých mříží skončilo více křehkých hvězdic, než by se náhodou očekávalo. Na tmu adaptovaní béžoví O. wendtii však nebyli schopni tyto černé pruhy najít v míře přesahující náhodu, ať už byli zásobováni zářivkami nebo denním světlem, což zřejmě vylučuje intenzitu světla nebo cirkadiánní rytmy jako vysvětlení.

Tato kombinace chování byla obzvláště záhadná, protože blízký příbuzný, O. pumila, má veškeré vybavení pro detekci světla stejné, ale při umístění do stejných arén tito živočichové končí náhodně rozmístěni v jakoukoli denní dobu. Jsou slepá.

Tým však věděl, že těla obou křehkých hvězdic jsou poseta světelnými receptory zvanými opsiny. O. pumila sice nevidí, ale dokáže vnímat světlo; když je vystavena světlu, schová se v písku nebo ve štěrbinách právě tam, kde je. Naproti tomu O. wendtii se plíží do nejbližšího úkrytu. Jediným zřejmým rozdílem je, že O. pumila není nikdy červená. Jaký by mohl být rozdíl mezi tím, že je červená, a tím, že vidí?“

Aby byl světelný receptor schopen vytvořit obraz, potřebuje směrovost. Pokud nedokážete určit, z jakého směru světlo přichází, nemůžete z toho příliš usuzovat na to, jak svět v daném místě vypadá. Z toho vyplývá, že prvním požadavkem na vidění po vnímání světla je nějaký druh screeningového mechanismu, aby každý daný receptor věděl, že světlo přicházející z tohoto konkrétního místa přichází v tomto množství.

Jedním ze způsobů stínění světla je (duh) opalovací krém. Pigment je přirozenou ochranou proti slunci a O. wendtii je přes den pokryt červenými pigmentovými balíčky zvanými chromatofory. V noci se chromatofory zatahují. Když vědci skenovali oba druhy křehkých hvězd a měřili zorné pole světelných senzorů každého zvířete, zjistili, že rozmístěné pigmentové obaly zužují zorné pole tím, že fyzicky blokují světlo. Úhlová apertura se u O. wendtii zúží z přibližně 118 stupňů na 68 stupňů, když chromatofory plápolají.

Jsou-li světelné senzory O. wendtii směrové, vysvětluje to, jak mohlo pole široce rozptýlené po celém jejich těle vytvořit obraz. Celé jeho tělo je skutečně okem. Ale vytvořený obraz by pro nás mohl být nesmírně zvláštní. Křehká hvězdice není koule jako mořský ježek. Je to pět neposedných ramen připojených ke smířlivému jádru. Jak má člověk vůbec začít přemýšlet o tom, jak by mohl vypadat obraz vytvořený takovou soustavou?“

Vědci se pokusili rekonstruovat obraz útesu odvozený z naměřeného rozlišení. V nejlepším případě se na světlejším šedém pozadí objeví rozmazaný pruh tmavě šedé barvy. Jistě hrubé, ale možná dostačující pro motivovanou křehkou hvězdici, aby dosáhla veledůležité minimální polohy pro to, aby nebyla sežrána.

Protože chromatofory blokují světlo, vysvětluje to také, proč se jejich celková citlivost na světlo zlepšuje v noci, což je výhodné, protože tehdy může být vidění stejně nemožné.

Je zajímavé, že živočichové s tak zvláštním systémem vnímání svého světa patří k hlavní skupině živočichů, která je nejblíže příbuzná obratlovcům. Mnohem vzdálenější příbuzní živočichové – mohutní členovci (např. hmyz a humři) a měkkýši (např. chobotnice a chobotnice) – mají oči nejvýznamnější. Dokonce i některé hvězdice mají pořádné oči: složené oči vmáčknuté do jejich trubicových nohou nebo jednoduché ocelli (tlak na dobré vidění může být u hvězdic silnější, protože jsou to aktivní lovci).

Objevit takový alternativní systém vidění nejen u jednoho, ale hned u dvou tak blízkých příbuzných (mořští ježci, stejně jako hvězdice křehké, jsou ostnokožci) se zdá být překvapivé a neintuitivní. Na druhou stranu je překvapivé i to, že skupina živočichů s radiální symetrií a zjevnou nonšalancí nechat se rozseknout na dvě části je nejbližším velkým příbuzným obratlovců, jak už bylo mnohokrát zdůrazněno.

Mezi obratlovci má mnoho ryb, obojživelníků a plazů třetí oko a přinejmenším jeden měl čtvrté. Ploštěnci mají oči, které se pohybují po jejich těle. Mnoho obratlovců – včetně savců – má kromě očí i světelné receptory. Pokud by si obratlovci z nějakého důvodu osvojili radiální symetrii, mohli bychom se dočkat stejně překvapivých způsobů vidění i v našich řadách?“

.