Как това странно същество е развило очи с лещи, вградени в бронята му

Изследователи търсят какви фактори са довели до тази особена структура

Ваня Милева Последна промяна на 20 март 2024 в 00:00 2608 0

Tonicia elegans, един от най-често срещаните хитони по крайбрежието на Перу

Кредит Wikimedia Commons

Tonicia elegans, един от най-често срещаните хитони по крайбрежието на Перу. Черупката на този хитон е покрита със сложни очи, които съставят изображения.

Има един особен клас морски мекотели, който се нарича хитони. Те не са популярни, но са постигнали някои невероятни неща, предизвикващи любопитството на учените. Например железният минерал магнетит, който покрива зъбите на всички видове хитони, е най-твърдият материал, създаван някога от живо същество.

Група изследователи установяват, че някои от тези особени мекотели имат най-скоро еволюиралите очи, снабдени с лещи. Освен това двата вида очи, които е формирала тази група, са възникнали по четири различни начина.

Изследователите от катедрата по екология, еволюция и морска биология (EEMB) в Калифорнийския университет в Санта Барбара очертават причините за тази необичайна конфигурация в ново изследване.

Хитоните са сродни на калмарите, охлювите и мидите. Очите им обаче не са разположени върху меките им тела. Напротив, много от сетивните им органи са вградени директно в сегментираната им черупка.

Съавторът Даниел Спийзър (Daniel Speiser) от Университета на Южна Каролина заявява: "Не мисля, че има друго животно, което да вгражда очите си в бронята си, както правят хитоните."

Схеми (горе) и изображения от електронен микроскоп (долу) на черупките на хитона. От ляво на дясно: Естетите (зелено) се срещат при всички хитони, докато очите, вградени в черупката (синьо) и очните точки (червено) са еволюирали само при няколко групи. Показани са и нарезите на черупката, които позволяват на нервите да свързват тези елементи с нервната система на хитона. Кредит: Varney et al.

"Най-многобройните от тези органи се наричат естети - малки сетивни структури, които се намират в най-външния слой на черупките на всички хитони. Учените все още изследват тяхната функция, но ако те наистина откриват светлина, то това ще бъде на много елементарно ниво."

И двата вида очи, които са се развили при някои от тези животни - по-сложните черупкови очи и по-многобройните очни точки - вероятно са произлезли от естетите. 

Черупковите очи използват леща, за да фокусират постъпващата светлина и да създадат изображение върху светлочувствителен слой в задната част и са огромни, съпоставени с човешките.

Минералът, който изгражда тази леща при хитоните, е арагонит. От друга страна, някои хитони имат по-малки очни точки, които работят по-скоро като отделни пиксели или като съставно око на насекомо, създавайки визуален сензор по цялата черупка на хитона. Хитоните добавят тези структури към новоизрастващите краища на черупката.

Учените от лабораторията на Тод Оукли (Todd H. Oakley) решават да проучат как еволюират сложните системи.

"Искахме да знаем: Има ли нещо, което можем да идентифицираме и което насочва еволюцията в тези различни групи към очни точки или черупкови очи?", обяснява Ребека Варни (Rebecca Varney), постдокторант на Оукли и ръководител на изследването.

Изследователите създават родословното дърво на хитоните, използвайки ДНК от екземпляри, съхранени в глобалната колекция от хитони на съавтора Дъг Ернис (Doug Eernisse), която понастоящем се намира в Музея по естествена история в Санта Барбара. Екипът създава молекулярните инструменти, използвани за изследване на геномите на хитоните. След това Варни начертава кои групи имат черупкови очи и очни точки, което дава интересен резултат.

Вместо двете групи, за които учените предполагаха, че всяка от тях е създала отделна зрителна система, те установика, че има четири групи, като две двойки се сближават в подобни структури.

"Започнахме с информацията, че има два типа очи, така че не очаквахме четири независими произхода. Фактът, че хитоните са развили очи четири пъти, по два различни начина, е доста удивителен за мен", разказва Варни.

"Това изглеждаше твърде странно, за да е истина. А групите, които стигнаха до сходни структури, дори не бяха най-близкородствените една с друга. Така че какво може да е довело до тази любопитна конфигурация?", се пита Оукли.

Варни започва да изследва различията между тези животни, за да се опита да открие някакъв намек за това какво ги е накарало да стигнат до различни отговори на един и същ проблем.

За нейно щастие различните видове хитони могат да бъдат разпознати по броя на прорезите по ръба на всеки сегмент от черупката им. Тъй като този факт се отразява във всяко описание на новооткрит вид, информацията е достатъчна.

Това е безсмислено без контекст, но все пак започва да се проявява една закономерност. Варни забелязва, че хитоните с очни точки имат много прорези в главовата си част, понякога до двадесет прореза. От друга страна, тази област на хитоните, които развивали по-големите очи на черупката си, често има осем прореза. Как обаче тази вариация е могла да накара групите да направят две различни адаптации?

Тялото на хитона получава нервни сигнали от черупката си чрез тези прорези. Оказва се, че видовете с по-малко процепи развиват или по-сложни и по-малки очи, или по-големи черупкови очи. От друга страна, при индивидите с повече прорези се образуват малко по-прости и по-чести очи. По този начин видът на възникналата зрителна система изглежда е бил повлиян от количеството на наличните процепи, когато зрителните системи са се формирали.

Chiton tuberculatus се придържа към скала на Вирджинските острови в САЩ. Този вид има очни петна и принадлежи към групата, която е развила зрението най-късно. Кредит: Douglas Eernisse

Този случай е очевидна демонстрация в естествена система, че еволюцията зависи от това, което е било преди, дори когато това, което е било преди, може да изглежда съвсем несвързано“, обяснява Оукли.

Изследвайки вкаменелости, учените измерват времето на развитието на хитоните. Това би им позволило да определят по-точно кога, преди около 450 милиона години, четирите групи мекотели са се разделили и хитоните са претърпели еволюцията на своите зрителни системи.

Те откриват, че тъй като са възникнали през периода Креда (преди 150–100 милиона години), черупковите очи на хитоните, принадлежащи към семействата Toniciinae и Acanthopleurinae, може да са най-последните еволюирали очи с лещи. По време на юрския период (преди 250–200 милиона години), черупковите очи произхождат от несвързания вид Schizochiton incisus.

За да поставим нещата в перспектива, повечето други примери за очи с лещи произхождат от камбрийския период, когато животните едва започват да се разделят на по-големи групи. Междувременно еволюцията на очните петна е настъпила чак през палеогена (75–25 милиона години) в една група и още през триаса (260–200 милиона години) в друга.

Макар някои от тези хитони да имат очи, способни да формират изображения, учените все още изследват степента на тяхното визуално възприятие.

Това откритие потвърждава опита на учените от полевите им изследвания на тези хитони.

"Когато събирате хитони от скалите в прилива, трябва да се промъкнете внимателно до камъните. Защото ако те видят, ще се вкопчат в скалата. И може да се опитате да изтръгнете хитона, но ще си загубите времето", разказва Варни.

Екипът ще продължи да изследва зрението на хитона, което е добро предизвикателство.

Справка: Rebecca M. Varney et al. ,A morphological basis for path-dependent evolution of visual systems. Science 383,983-987(2024). DOI: 10.1126/science.adg2689

Източник: Unraveling the mystery of a creature that evolved eyes with a lens, ТechЕxplorist

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !