Šukutė (jūros moliuskas) iš pirmo žvilgsnio atrodo kaip paprasta kriauklė jūros dugne, tačiau palei jos kraštą slepiasi stulbinanti detalė: dešimtys, o kartais net iki 200 mažų, žvilgančių akių.
Skirtingai nei dauguma gyvūnų, kurie pasaulį mato per lęšius, šukutės regėjimo sistema didžiąja dalimi remiasi veidrodžiais – panašiais į tuos, kurie naudojami atspindinčiuose teleskopuose. Apie šį neįprastą sprendimą plačiau rašo „ZME Science“.
Šukutės akyse lęšiai yra, tačiau svarbiausias „optinis darbas“ vyksta užpakalinėje akies dalyje: ten esantis įgaubtas veidrodis atspindi šviesą į du atskirus šviesai jautrių ląstelių sluoksnius (tinklainės dalis).
Toks mechanizmas – reta evoliucijos sukurta išeitis, padedanti jūriniam gyvūnui orientuotis aplinkoje, pastebėti judesius ir, tikėtina, greičiau reaguoti į plėšrūnus.
Akyje – tarsi mini teleskopas
2017 metais paskelbtas tyrimas parodė, kad šukutės veidrodis nėra paprastas blizgus paviršius. Jį sudaro itin tiksliai suformuota struktūra, leidžianti sukurti vaizdą ir nukreipti šviesą į šviesai jautrias akies dalis.
Mokslininkai apie šukučių akių veidrodžius žinojo dar nuo 7-ojo dešimtmečio, tačiau ilgą laiką buvo neaišku, kaip gyvas organizmas gali „pastatyti“ pakankamai lygų, atspindintį ir tinkamai išlenktą paviršių.
Veidrodį sukuria guanino kristalai
Tyrėjai nustatė, kad svarbiausia šios sistemos „statybinė medžiaga“ yra guaninas – molekulė, gerai žinoma kaip viena iš DNR cheminių bazių. Tačiau kristalizuotas guaninas pasižymi ir kita savybe: jis gali labai efektyviai atspindėti šviesą.
Naudodami kriogeninę skenuojančiąją elektroninę mikroskopiją (cryo-SEM), mokslininkai akies veidrodyje aptiko milijonus kvadratinių guanino kristalų, kurių kiekvienas – maždaug 1 mikrometro pločio.
Kristalai sudėlioti tarsi plytelės, bet veidrodis nėra vienas sluoksnis: jis sudarytas iš maždaug 20–30 sluoksnių, atskirtų plonais citoplazmos tarpsniais. Būtent ribose tarp kristalų ir skysčio šviesa daug kartų atsispindi, o šie atspindžiai sustiprina vienas kitą ir sukuria efektyvų biologinį „veidrodį“.
Pastebėta ir dar viena įdomi detalė: šis veidrodis ypač gerai atspindi melsvai žalią šviesą. Tai logiška, nes jūros vanduo greitai sugeria daugelį bangos ilgių (ypač raudoną šviesą), o melsvai žalia sklinda toliau ir po vandeniu yra „naudingesnė“.
Dvi tinklainės ir lėtas vyzdžio „susitraukimas“
Šukučių akies veidrodis turi neįprastą formą: centrinė dalis santykinai plokščia, o kraštai labiau išlenkti. Toks dizainas lemia, kad šviesa, ateinanti iš priekio, daugiausia fokusuojama į vieną tinklainės sluoksnį, o šviesa iš šonų – į kitą.
Manoma, kad šie du šviesai jautrūs sluoksniai gali atlikti skirtingas funkcijas. Ankstesni bandymai rodė, kad viršutinis tinklainės sluoksnis reaguoja į tamsius, judančius objektus – tai gali būti svarbu aptinkant artėjantį pavojų.
Dar daugiau – 2019 metų tyrimas parodė, kad šukutės gali reguliuoti į akis patenkančios šviesos kiekį: jų vyzdžiai ryškioje šviesoje susitraukia iki maždaug 60 proc. visiškai išsiplėtusio ploto. Skirtumas nuo žmogaus – reakcija trunka ne sekundes, o kelias minutes.
Šukutės neturi žmogui įprastos rainelės: tyrėjai aprašė raumenų skaidulų išsidėstymą ragenoje, kuris galėtų padėti valdyti angą, tačiau tikslus mechanizmas dar nėra iki galo aiškus.
Mokslininkus domina ir praktinė šių atradimų pusė: supratimas, kaip šukutės taip tiksliai valdo kristalų augimą ir jų išsidėstymą, ateityje gali įkvėpti naujų sprendimų kuriant atspindinčias medžiagas ar miniatiūrines optines sistemas. Kol kas tai – tik potenciali kryptis, o ne pritaikyta technologija.
Vis dėlto pagrindinė išvada aiški: net ir iš pažiūros paprastas jūros dugno gyventojas evoliuciškai „sukonstravo“ sudėtingą regėjimo sistemą, kuri savo principu primena mažyčius teleskopus.