Den spröda stjärnan som ser med sin kropp

De långa, snirkliga armarna hos en spröd stjärna – en släkting till sjöstjärnan med barocka tendenser – har ett överraskande förhållande till resten av kroppen.

Armarna fungerar mer eller mindre oberoende av varandra, de känner av sin egen omgivning och fattar sina egna beslut om hur de ska reagera på den. De samordnas endast löst av en nervring i djurets kärna. En enda sprödstjärna är nästan som fem sammanfogade djur med ett ömsesidigt intresse av vart de ska gå, vad de ska äta och att göra små sprödstjärnor.

Och ändå tycks det nu finnas något mycket konstigare med biologin hos åtminstone en art: hela kroppen hos Ophiocoma wendtii tycks kunna bilda en suddig men användbar bild, som en knasig men märkligt gullig Saurons öga.

Det blir ännu konstigare.

Denna helkroppsseende släcks på natten, då djurets ljuskänslighet paradoxalt nog ökar, och dess rödbrunfärgade kropp blir beige. Hur och varför detta djur har dessa märkliga egenskaper var ämnet för en studie som publicerades i januari i Current Biology.

För att se behöver biologer rumslig syn. Det räcker inte att bara upptäcka ljus utan man måste bilda en bild. Nästan alla djur kan känna av ljus. Färre kan se.

Traditionellt sett var det ganska uppenbart vem som kunde se och vem som inte kunde se eftersom en varelse antingen hade ögon eller inte. På senare tid har dock biologer inom ryggradslösa djur insett att ögonen kan vara valfria för synen.

Under 2018 rapporterade forskare att den taggiga sjöborren Diadema africanum uppenbarligen kan upplösa bilder utan ögon – ett koncept som kallas ”extraokulär syn”. De förstod dock inte hur.

Då började ett team av europeiska och amerikanska forskare under ledning av Lauren Sumner-Rooney vid naturhistoriska museet vid Oxford University Museum of Natural History misstänka att O. wendtii, trots en påfallande avsaknad av ögon, också kunde se.

De testade detta genom att placera de spröda stjärnorna i mitten av arenor omgivna av väggar med svarta staplar på ena sidan för att simulera skydd. Fler spröda stjärnor hamnade vid de svarta stängerna än vad som skulle kunna förväntas av en slump. Mörkanpassade beige O.wendtii kunde dock inte hitta dessa svarta staplar i en takt som översteg slumpen oavsett om de fick lysrörslampor eller dagsljus, vilket tycks utesluta ljusintensitet eller cirkadiska rytmer som förklaring.

Denna beteendekombination var särskilt förbryllande eftersom en nära släkting, O. pumila, har samma utrustning för ljussignalspaning, men när de placeras i samma arenor hamnar dessa djur slumpmässigt utspridda vid vilken tidpunkt på dygnet som helst. De är blinda.

Tillhöriggruppen visste dock att kropparna hos båda sprödstjärnorna är översållade med ljusreceptorer som kallas opsins. O. pumila kanske inte kan se, men den kan känna ljus; när den utsätts för ljus gömmer den sig i sand eller sprickor precis där den är. O.wendtii å andra sidan skuttar till närmaste skydd. Den enda uppenbara skillnaden är att O. pumila aldrig är röd. Vilken skillnad kan det göra för synen att vara röd?

För att kunna bilda en bild behöver en ljusreceptor riktningsbestämning. Om man inte kan avgöra vilken riktning ljuset kommer från kan man inte riktigt dra några slutsatser om hur världen ser ut på en viss plats. Följaktligen är det första kravet för synen efter ljusavkänning någon form av screeningmekanism, så att varje given receptor vet att ljuset som kommer från just den här platsen anländer i den här mängden.

En metod för att skärma av ljuset är (duh) solskyddsmedel. Pigment är ett naturligt solskydd, och O. wendtii är täckt av röda pigmentpaket som kallas kromatophorer på dagen. På natten dras kromatoforerna in. När forskarna skannade de båda arter av brytstjärnor och mätte synfältet från varje djurs ljussensor, upptäckte de att de utplacerade pigmentpaketen minskar synfältet genom att de fysiskt blockerar ljuset. Vinkelöppningen minskar från cirka 118 grader till 68 grader hos O. wendtii när kromathorerna blossar upp.

Om Ljussensorerna hos O. wendtii är riktade förklarar det hur den matris som är brett utspridd över hela deras kropp kan bilda en bild. Hela dess kropp är verkligen ett öga. Men den bild som bildas kan vara ytterst märklig för oss. En sprödstjärna är inte en boll, som ett sjöodjur. Den är fem oregerliga armar som är fästa vid en försonande kärna. Hur kan en människa ens börja tänka på hur den bild som bildas av en sådan grupp kan se ut?

Vetenskapsmännen försökte rekonstruera en bild av ett rev som de härledde från den upplösning de mätte. I bästa fall visas en suddig bar av mörkgrått mot en ljusare grå bakgrund. Grovt, förvisso, men kanske tillräckligt för att en motiverad sprödstjärna ska kunna nå den viktiga minimala platsen för att inte bli uppäten.

Då kromatofoner blockerar ljuset förklarar det också varför deras allmänna ljuskänslighet förbättras på natten, vilket är praktiskt eftersom synen då kan vara omöjlig i alla fall.

Det är fascinerande att djur med ett så märkligt system för att uppfatta sin omvärld tillhör den stora djurgrupp som är närmast släkt med ryggradsdjuren. Mycket mer avlägset besläktade djur – de mäktiga leddjuren (t.ex. insekter och humrar) och blötdjur (t.ex. bläckfiskar och bläckfiskar), vilket är det viktigaste – har ögon. Till och med vissa sjöstjärnor har riktiga ögon: sammansatta ögon som är insprängda i deras rörfötter, eller enkla ocelli (trycket att se bra kan vara starkare för sjöstjärnor eftersom de är aktiva jägare).

Att upptäcka ett sådant alternativt synsystem hos inte bara en utan två så nära släktingar (sjöborrar, liksom spröda stjärnor, är tagghudingar) verkar överraskande och kontraintuitivt. Å andra sidan är det också förvånande att en grupp djur med radiell symmetri och en uppenbar nonchalans mot att bli hackad i två delar är ryggradsdjurens närmaste större släkting, vilket har påpekats många gånger.

Av ryggradsdjuren har många fiskar, amfibier och reptiler ett tredje öga, och åtminstone en hade ett fjärde. Plattfiskar har ögon som vandrar runt sina kroppar. Många ryggradsdjur – inklusive däggdjur – har ljusreceptorer vid sidan av ögonen. Om ett ryggradsdjur av någon anledning hade anammat radiell symmetri, hade vi då kunnat se lika överraskande sätt att se i våra egna led?