Steaua fragilă care vede cu corpul său

Brațele lungi și zbârcite ale unei stele fragile – o rudă a stelei de mare cu tendințe baroce – au o relație surprinzătoare cu restul corpului său.

Brațele sale funcționează mai mult sau mai puțin independent, simțindu-și propriul mediu și luând propriile decizii despre cum să reacționeze la el. Ele sunt coordonate doar vag de un inel nervos din centrul animalului. O singură stea sfărâmicioasă este aproape ca și cum ar fi cinci animale unite împreună, cu un interes reciproc de a ști unde să meargă, ce să mănânce și de a face mici stele sfărâmicioase.

Și totuși, acum se pare că există ceva mult mai ciudat în ceea ce privește biologia a cel puțin unei specii: întregul corp al lui Ophiocoma wendtii pare capabil să formeze o imagine neclară, dar utilă, ca un Ochi al lui Sauron zburdalnic, dar ciudat de drăguț.

Este și mai ciudat.

Această viziune pe tot corpul se stinge pe timp de noapte, când sensibilitatea animalului la lumină crește în mod paradoxal, iar corpul său maro devine bej. Cum și de ce acest animal posedă aceste caracteristici ciudate au fost subiectele unui studiu publicat în ianuarie în Current Biology.

Pentru a vedea, biologii au nevoie de viziune spațială. Nu este suficient să detectezi doar lumina; trebuie să formezi o imagine. Aproape toate animalele pot simți lumina. Mai puține pot vedea.

În mod tradițional, era destul de evident cine putea vedea și cine nu, deoarece o creatură fie avea ochi, fie nu avea. Cu toate acestea, recent, biologii nevertebrate își dau seama că ochii pot fi opționali pentru viziune.

În 2018, oamenii de știință au raportat că ariciul de mare spinos Diadema africanum este aparent capabil să rezolve imagini fără ochi – un concept numit „viziune extraoculară”. Cu toate acestea, ei nu au înțeles cum.

Atunci, o echipă de oameni de știință europeni și americani condusă de Lauren Sumner-Rooney de la Muzeul de Istorie Naturală al Universității Oxford a început să bănuiască faptul că, în ciuda lipsei evidente de ochi, O. wendtii ar putea, de asemenea, să vadă.

Ei au testat acest lucru plasând stelele fragile în centrul unor arene înconjurate de pereți cu bare negre pe o parte pentru a simula un adăpost. Mai multe stele fragile au ajuns la barele negre decât ar fi fost de așteptat din întâmplare. Cu toate acestea, O.wendtii bej adaptate la întuneric nu au fost capabile să găsească aceste bare negre la rate care să depășească șansa, indiferent dacă au fost alimentate cu lumini fluorescente sau cu lumină naturală, ceea ce pare să excludă intensitatea luminii sau ritmurile circadiene ca explicație.

Această combinație comportamentală a fost deosebit de deconcertantă, deoarece o rudă apropiată, O. pumila, are același echipament de detectare a luminii, dar atunci când sunt plasate în aceleași arene, aceste animale sfârșesc distribuite la întâmplare în orice moment al zilei. Ele sunt oarbe.

Cu toate acestea, echipa știa că corpurile ambelor stele fragile sunt împânzite de receptori de lumină numiți opsine. O. pumila poate că nu este capabilă să vadă, dar poate simți lumina; atunci când este expusă la lumină, se ascunde în nisip sau în crăpături chiar acolo unde se află. O.wendtii, pe de altă parte, se furișează spre cel mai apropiat adăpost. Singura diferență evidentă este că O. pumila nu este niciodată roșie. Ce diferență ar putea face faptul că este roșie pentru a vedea?

Pentru a putea forma o imagine, un receptor de lumină are nevoie de direcționalitate. Dacă nu vă puteți da seama din ce direcție vine lumina, nu puteți deduce prea multe despre cum arată lumea într-un anumit loc. În consecință, prima cerință a vederii după detectarea luminii este un fel de mecanism de filtrare, astfel încât orice receptor dat să știe că lumina care vine din acest loc anume sosește în această cantitate.

O metodă de filtrare a luminii este (duh) crema de protecție solară. Pigmentul este o protecție solară naturală, iar O. wendtii este acoperit cu pachete de pigmenți roșii numite cromatofori pe timp de zi. Pe timp de noapte, cromatoforii se retrag. Atunci când oamenii de știință au scanat ambele specii de stele casante și au măsurat câmpul vizual al senzorilor de lumină ai fiecărui animal, au descoperit că pachetele de pigmenți desfășurate îngustează câmpul vizual prin blocarea fizică a luminii. Deschiderea unghiulară se îngustează de la aproximativ 118 grade la 68 de grade la O. wendtii cu cromatoforii aprinși.

Dacă senzorii de lumină ai O. wendtii sunt direcționali, asta explică modul în care matricea larg împrăștiată pe întregul lor corp ar putea forma o imagine. Întregul său corp este, într-adevăr, un ochi. Dar imaginea formată ar putea fi extrem de ciudată pentru noi. O stea fragilă nu este o minge, ca un arici de mare. Este formată din cinci brațe indisciplinate atașate de un miez conciliator. Cum poate un om măcar să înceapă să se gândească la cum ar putea arăta imaginea formată de o astfel de matrice?

Cercetătorii au încercat să reconstruiască o imagine a unui recif dedusă din rezoluția pe care au măsurat-o. În cel mai bun caz, o bară neclară de gri închis apare pe un fundal gri mai deschis. Crud, cu siguranță, dar poate suficient pentru ca o stea fragilă motivată să ajungă la foarte importanta locație minimă pentru a nu fi mâncată.

Din moment ce cromatoforii blochează lumina, acest lucru explică, de asemenea, de ce sensibilitatea lor generală la lumină se îmbunătățește pe timp de noapte, ceea ce este convenabil, deoarece atunci viziunea poate fi oricum imposibilă.

Este intrigant faptul că animalele cu un astfel de sistem ciudat de percepție a lumii lor aparțin grupului principal de animale care este cel mai apropiat de vertebrate. Animalele cu mult mai îndepărtate înrudite – puternicele artropode (de exemplu, insectele și homarii) și moluștele (de exemplu, caracatița și calmarul), cel mai semnificativ – au ochi. Chiar și unele stele de mare posedă ochi propriu-zis: ochi compuși înghesuiți în picioarele lor tubulare sau oceli simpli (presiunea de a vedea bine poate fi mai mare pentru stelele de mare, deoarece sunt vânători activi).

Descoperirea unui astfel de sistem de vedere alternativ nu doar la una, ci la două rude atât de apropiate (aricii de mare, ca și stelele casante, sunt echinoderme) pare surprinzătoare și contraintuitivă. Pe de altă parte, faptul că un grup de animale cu simetrie radială și o aparentă nonșalanță cu privire la faptul de a fi tăiate în două este cea mai apropiată rudă majoră a vertebratelor este, de asemenea, surprinzător, așa cum a fost subliniat de multe ori.

Printre vertebrate, mulți pești, amfibieni și reptile au un al treilea ochi, iar cel puțin unul avea un al patrulea. Peștii plați au ochi care migrează în jurul corpului lor. Multe vertebrate – inclusiv mamiferele – posedă receptori de lumină în afară de ochi. Dacă o vertebrată ar fi adoptat din anumite motive simetria radială, am fi putut vedea moduri la fel de surprinzătoare de a vedea în rândurile noastre?

.