Krucha gwiazda, która widzi ze swoim ciałem

Długie, kwadratowe ramiona kruchej gwiazdy – krewnej gwiazdy morskiej o barokowych skłonnościach – mają zaskakujący związek z resztą ciała.

Jej ramiona funkcjonują mniej lub bardziej niezależnie, wyczuwając własne środowisko i podejmując własne decyzje o tym, jak na nie reagować. Są one tylko luźno koordynowane przez pierścień nerwowy w rdzeniu zwierzęcia. Pojedyncza krucha gwiazda jest prawie jak pięć połączonych zwierząt z wzajemnym zainteresowaniem, gdzie iść, co jeść i robić małe kruche gwiazdy.

I jeszcze teraz wydaje się, że jest coś znacznie dziwniejszego w biologii przynajmniej jednego gatunku: całe ciało Ophiocoma wendtii wydaje się zdolne do tworzenia rozmytego, ale użytecznego obrazu, jak squirmy, ale dziwnie słodkie Oko Saurona.

Robi się jeszcze dziwniej.

Ta wizja całego ciała gaśnie w nocy, kiedy wrażliwość zwierzęcia na światło paradoksalnie wzrasta, a jego bordowe ciało staje się beżowe. Jak i dlaczego to zwierzę posiada te dziwne cechy, były przedmiotem badań opublikowanych w styczniu w Current Biology.

Aby widzieć, biolodzy potrzebują widzenia przestrzennego. Nie wystarczy tylko wykryć światło; trzeba stworzyć obraz. Prawie wszystkie zwierzęta potrafią wyczuwać światło. Niewiele mniej może zobaczyć.

Tradycyjnie było całkiem oczywiste, kto może zobaczyć, a kto nie, ponieważ stworzenie albo miało oczy, albo nie. Ostatnio jednak biolodzy bezkręgowców uświadamiają sobie, że oczy mogą być opcjonalne dla wizji.

W 2018 roku naukowcy poinformowali, że kolczasty jeżowiec Diadema africanum jest najwyraźniej zdolny do rozwiązywania obrazów bez oczu – koncepcja zwana „widzeniem pozagałkowym”. Nie rozumieli jednak, w jaki sposób.

Wtedy zespół europejskich i amerykańskich naukowców pod kierownictwem Lauren Sumner-Rooney w Muzeum Historii Naturalnej Uniwersytetu Oksfordzkiego zaczął podejrzewać, że pomimo rzucającego się w oczy braku oczu, O. wendtii może również widzieć.

Testowali to umieszczając kruche gwiazdy w centrum aren otoczonych ścianami z czarnymi paskami po jednej stronie, aby symulować schronienie. Więcej kruchych gwiazd zakończyło się na czarnych barach niż można by się spodziewać przez przypadek. Dark-adaptted beżowy O.wendtii, jednak nie były w stanie znaleźć te czarne bary w stawkach przekraczających szansę, czy były one dostarczane ze światłami fluorescencyjnymi lub światłem dziennym, pozornie wykluczając intensywność światła lub rytmów okołodobowych jako wyjaśnienie.

Ta kombinacja behawioralna była szczególnie zastanawiająca, ponieważ bliski krewny, O. pumila, ma wszystkie te same światła wykrywania sprzętu, ale gdy umieszczony w tych samych arenach, te zwierzęta kończą się losowo rozmieszczone w każdej porze dnia. Są one ślepe.

Jednakże zespół wiedział, że ciała obu kruchych gwiazd są nabite receptorami światła zwanymi opsynami. O. pumila może nie być w stanie widzieć, ale może wyczuwać światło; kiedy jest wystawiona na działanie światła, chowa się w piasku lub szczelinach dokładnie tam, gdzie jest. O. wendtii, z drugiej strony, skrada się do najbliższego schronienia. Jedyną oczywistą różnicą jest to, że O. pumila nigdy nie jest czerwona. Jaka różnica może być czerwona do widzenia?

Aby być w stanie utworzyć obraz, receptor światła potrzebuje kierunkowości. Jeśli nie możesz powiedzieć, z jakiego kierunku dochodzi światło, nie możesz wywnioskować zbyt wiele o tym, jak wygląda świat w danym miejscu. W związku z tym, pierwszym wymogiem dla wizji po wyczuwaniu światła jest jakiś rodzaj mechanizmu ekranowania, tak aby każdy dany receptor wiedział, że światło pochodzące z tego konkretnego miejsca dociera w takiej ilości.

Jedną z metod ekranowania światła jest (duh) filtr przeciwsłoneczny. Pigment jest naturalnym filtrem przeciwsłonecznym, a O. wendtii jest pokryty czerwonymi pakietami pigmentu zwanymi chromatoforami w dzień. W nocy chromatofory chowają się. Kiedy naukowcy przeskanowali oba gatunki kruchych gwiazd i zmierzyli pole widzenia z czujników światła każdego zwierzęcia, odkryli, że rozmieszczone pakiety pigmentów zawężają pole widzenia poprzez fizyczne blokowanie światła. Apertura kątowa zwęża się od około 118 stopni do 68 stopni w O. wendtii z płonącymi chromatoforami.

Jeśli czujniki światła O. wendtii są kierunkowe, to wyjaśnia, jak tablica szeroko rozproszona po całym ciele może tworzyć obraz. Całe jego ciało jest rzeczywiście okiem. Ale powstały obraz może być dla nas niezwykle dziwny. Krucha gwiazda nie jest kulą, jak jeżowiec. Jest to pięć niesfornych ramion przymocowanych do pojednawczego rdzenia. Jak człowiek nawet zaczyna myśleć o tym, co obraz utworzony przez taki układ może wyglądać?

Naukowcy próbowali zrekonstruować obraz rafy wnioskowany przez rozdzielczość, którą zmierzyli. W najlepszym przypadku, na jaśniejszym szarym tle pojawia się rozmazany pasek ciemnej szarości. Prymitywne, aby być pewnym, ale może wystarczy dla zmotywowanej kruchej gwiazdy, aby osiągnąć wszystkie ważne Minimum Location for Not Getting Eaten.

Since chromatofory blokują światło, to również wyjaśnia, dlaczego ich ogólna wrażliwość na światło poprawia się w nocy, co jest wygodne, ponieważ wizja wtedy może być niemożliwe anyway.

It is intriguing that animals with such a strange system for perceiving their world belong to the major animal group that is the closest kinte of vertebrates. O wiele bardziej odległe zwierzęta spokrewnione – potężne stawonogi (np. owady i homary) i mięczaki (np. ośmiornice i kałamarnice), najbardziej znacząco – mają oczy. Nawet niektóre rozgwiazdy posiadają właściwe oczy: złożone oczy wciśnięte w ich rurkowate stopy, lub proste okulary (nacisk na dobre widzenie może być silniejszy dla rozgwiazd, ponieważ są one aktywnymi łowcami).

Do odkrycia takiego alternatywnego systemu widzenia w nie tylko jeden, ale dwa takie bliskich krewnych (jeżowce, jak kruche gwiazdy, są echinoderms) wydaje się zaskakujące i sprzeczne z intuicją. Z drugiej strony, to, że grupa zwierząt o symetrii promienistej i pozornej nonszalancji wobec bycia rozciętym na dwie części jest najbliższym krewnym kręgowców jest również zaskakujące, jak już wielokrotnie podkreślano.

Pośród kręgowców, wiele ryb, płazów i gadów ma trzecie oko, a co najmniej jeden miał czwarte. Płastugi mają oczy, które wędrują wokół ich ciał. Wiele kręgowców – w tym ssaki – posiada receptory światła poza oczami. Gdyby kręgowiec z jakiegoś powodu przyjął symetrię promienistą, czy moglibyśmy zobaczyć równie zaskakujące sposoby widzenia w naszych własnych szeregach?

.