Многие ученые увлечены вопросом зрения в животном мире. На протяжении веков наука открывала огромное разнообразие способов видения мира и восприятия всех его нюансов. Однако обнаружение зрения высокого разрешения у довольно загадочного морского червя вызывает массу вопросов. Каково назначение этих огромных, чрезвычайно мощных, широко расставленных, выпуклых глаз у этих простых, примитивных организмов, живущих ночью? В своем исследовании, опубликованном 8 апреля 2024 года, трое ученых выдвинули несколько поразительных гипотез.
Интригующие черви, которых особенно трудно изучать
Планктонные черви Vanadis интересуют науку уже очень давно. Однако их невероятно сложно изучать, что объясняет недостаток информации об этих загадочных организмах. Они активны ночью и обитают в открытом море. Но это не помешало Майклу Боку из Лундского университета заинтересоваться ими из-за одной уникальной особенности: у этих червей огромные, ярко-оранжево-красные глаза, которые весят примерно в двадцать раз больше, чем остальная часть головы. В человеческом масштабе это выглядит так, как если бы вам пришлось ходить с двумя гигантскими глазами весом около ста килограммов.
Его любопытство разгорелось еще больше, когда он обнаружил на YouTube видео одного дайвера, на котором были запечатлены тысячи таких глаз в одном месте. Хотя он был озадачен, он решил отправиться на остров Понца, чтобы встретиться с Армандо Макали, ученым, который снял эти кадры и обещал показать ему место, о котором идет речь. В итоге погружение оправдало его ожидания.
С помощью своего итальянского коллеги и нейробиолога и морского биолога Андерса Гарма с факультета биологии Копенгагенского университета, с которым он является соавтором работы, опубликованной в журнале , он смог более внимательно изучить образцы в надежде лучше понять, почему это животное демонстрирует такую анатомию. "Вместе мы задались целью разгадать тайну, почему почти невидимый прозрачный червь, питающийся в темноте, эволюционировал и обзавелся огромными глазами. Первой задачей было определить, обеспечивают ли большие глаза червяку хорошее зрение", — объясняет Майкл Бок.
Маленький морской червячок, почему у тебя такие большие глаза?
Чтобы лучше понять, насколько полезны такие огромные глаза, ученые смоделировали их в 3D, чтобы лучше изучить их морфологию. В то же время они провели электрофизиологические тесты, чтобы измерить длину волны света, которую видят эти черви. Кроме того, был проведен более детальный оптический анализ, чтобы определить разрешающую способность этих животных, выявив то, что исследователи описывают просто как "исключительное" зрение. Благодаря такому высокому разрешению, эти животные обладают хорошим полем зрения и могут следить за движением очень маленьких объектов.
"Это действительно интересно, потому что подобная способность обычно присуща нам, позвоночным, а также членистоногим (насекомым, паукам и т.д.) и головоногим (осьминогам, кальмарам). Это первый случай, когда столь развитое и детальное зрение было продемонстрировано за пределами этих групп. [...] Его зрение сравнимо со зрением мышей или крыс, хотя это относительно простой организм с крошечным мозгом", — восторгается Андерс Гарм, чья область исследований как раз и заключается в попытках понять, как очень простые нервные системы могут получить чрезвычайно сложные функциональные возможности. И это как раз тот случай.
Охота, спаривание, общение... Польза такой остроты зрения у этого морского червя остается загадкой
Хотя исследователям пока не удалось разгадать все секреты этого мощного зрения, они отмечают, что за исключением глаз, которым для функционирования необходим свет, эти морские черви абсолютно прозрачны. Тот факт, что их выпуклые глаза не прозрачны, что могло бы поставить их в невыгодное положение в присутствии хищников, означает, что у них обязательно должен быть аналог, особенно важный с эволюционной точки зрения. Что от этого выиграли черви, пока остается загадкой, ведь они ведут ночной образ жизни, тогда как их глаза могли бы лучше функционировать днем.
Как говорит Андерс Гарм: "Никто никогда не видел этого червя днем, поэтому мы не знаем, где он прячется, и не можем понять, как используются его глаза в дневное время. Зато мы знаем, что самые важные виды его жизнедеятельности, такие как поиск пищи и спаривание, происходят ночью. Так что, несомненно, именно в это время глаза играют важную роль".
Биолюминесценция в действии?
Частично это можно объяснить тем, что эти животные видят свет не в тех же длинах волн, что и люди. Их зрение особенно хорошо приспособлено к ультрафиолетовому свету, который мы не видим. Это позволяет предположить, что эти глаза могут использоваться для визуализации биолюминесцентных сигналов в особенно темном ночном море, которое им приходится исследовать.
"Мы предположили, что черви сами могут быть биолюминесцентными и общаться друг с другом с помощью света. Если в качестве биолюминесценции использовать обычный синий или зеленый свет, есть риск привлечь хищников. Однако если червь использует ультрафиолетовый свет, он остается невидимым для животных, не принадлежащих к его виду. Поэтому наша гипотеза заключается в том, что они развили острое ультрафиолетовое зрение для того, чтобы иметь секретный язык для спаривания", — предполагает исследователь.
Он также считает, что это может позволить им находить добычу, которая также биолюминесцирует в ультрафиолетовом свете. "В любом случае, это очень интересно, потому что ультрафиолетовая биолюминесценция еще не наблюдалась ни у одного другого животного. Поэтому мы надеемся, что сможем представить этот случай в качестве первого примера", — надеется ученый.
Изучение зрения этого морского червя может внести большой вклад в науку
После этой работы ученые начали сотрудничество с исследователями, специализирующимися на робототехнике в исследовательском институте Maersk Mc-Kinney Møller при Университете Южной Дании, которые черпают вдохновение в биологии для разработки новых технологий. Цель исследования — получить достаточно подробное представление о том, как работают эти глаза, чтобы иметь возможность использовать их в качестве части технологической инновации. Как объясняет Андерс Гарм: "Мы работаем над тем, чтобы понять, как животные с таким простым мозгом могут обрабатывать всю информацию, которую, несомненно, способны собрать такие большие глаза. Это предполагает, что у них есть очень умные способы обработки этой информации в их нервных системах. И если бы мы смогли обнаружить эти механизмы математически, их можно было бы интегрировать в компьютерные чипы и использовать для управления роботами".
Эти черви также могут оказаться важными для раскрытия тайн, связанных с эволюцией глаза. Один вопрос остается без ответа: возникли ли они все сразу или развивались несколько раз независимо друг от друга? Глаза Vanadis имеют простую структуру, но развитые функциональные возможности. Однако они эволюционировали в течение относительно короткого периода в несколько миллионов лет. Это говорит о том, что, вероятно, они развили высокоразвитое зрение независимо от человека, например, за очень короткий эволюционный период.