Slovo „hřebenatka“ obvykle evokuje šťavnatý, kulatý přitahovač – pochoutku z mořských plodů. Proto není všeobecně známo, že hřebenatky mají na okraji pláště vystýlajícího jejich schránky až 200 malých očí. Složitost těchto očí měkkýšů se teprve odhaluje. Nová studie publikovaná v časopise Current Biology ukazuje, že oči hřebenatek mají zornice, které se v reakci na světlo rozšiřují a stahují, takže jsou mnohem dynamičtější, než se dosud předpokládalo.
„Je až překvapivé, kolik toho zjišťujeme o tom, jak složité a funkční jsou oči hřebenatek,“ říká Todd Oakley, evoluční biolog z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře.
Optika očí hřebenatek je nastavena zcela jinak než naše oční orgány. Když světlo vstupuje do oka hřebenatky, prochází zornicí, čočkou, dvěma sítnicemi (distální a proximální) a pak se dostane k zrcadlu z krystalů guaninu v zadní části oka. Zakřivené zrcadlo odráží světlo na vnitřní povrch sítnic, kde se vytvářejí nervové signály a posílají se do malého viscerálního ganglia neboli shluku nervových buněk, jejichž hlavním úkolem je ovládat střevo a přitahovací sval hřebenatky. Struktura oka hřebenatky je podobná optickým systémům, které se nacházejí v pokročilých dalekohledech.
Po mnoho let představovala fyzika a optika oka hřebenatky zapeklitý problém. „Hlavní sítnice v oku dostává téměř zcela neostré světlo, protože je příliš blízko zrcadla,“ říká Dan Speiser, vědec zabývající se viděním na Univerzitě v Jižní Karolíně a hlavní autor nové studie. Jinými slovy, jakýkoli obraz na proximální sítnici by byl rozmazaný a neostrý. „To mi připadá nesmyslné,“ říká Speiser.
Nová studie vrhá na tuto záhadu trochu světla. Vědci zjistili, že zorničky hřebenatek jsou schopné se otevírat a stahovat, i když jejich zorničky nereagují tak rychle jako ty naše. Průměr zornice hřebenatky se změní maximálně o 50 procent a její rozšíření nebo stažení může trvat několik minut. Jejich oči nemají duhovky jako naše oči a místo toho buňky v rohovce mění tvar tak, že se z tenkých a plochých stávají vysokými a dlouhými. Tyto kontrakce mohou změnit zakřivení samotné rohovky, což otevírá možnost, že oko hřebenatky může změnit tvar a reagovat na světlo způsobem, který umožňuje vytvářet ostřejší obrazy na proximální sítnici.
„Skutečně to mění schopnost tohoto oka a nakonec i celého organismu mít takové rozlišení, aby mohl vidět své okolí,“ říká Jeanne Serbová, vědkyně zabývající se viděním na Státní univerzitě v Iowě.
Nyní se Speiserová snaží pochopit, zda jsou hřebenatky schopny měnit zakřivení zrcadla a oka jako celku, což by jim umožnilo ještě více upravit ostrost obrazu. „Dynamické struktury očí otevírají některé nové možnosti, co lze s takovým okem založeným na zrcadle dělat,“ říká Speiser.
Adaptivní zrcadla nejsou jedinou záhadou oka hřebenatek. „Ukázalo se, že oči hřebenatek mají třikrát více opsinů než my,“ říká Serb. Opsiny jsou bílkoviny citlivé na světlo, které se nacházejí ve fotoreceptorových buňkách sítnice a které zprostředkovávají přeměnu světla na elektrochemické signály. Vědci nevědí, zda je všech 12 opsinů hřebenatek exprimováno v každém jednotlivém oku hřebenatky, nebo zda se oči subspecializují na různé kanály zrakového spektra. Některé opsiny mohou být exprimovány v proximální sítnici, zatímco jiné v distální sítnici.
Serbův tým z Iowa State studuje opsiny u hřebenatek, mlžů a dalších živočichů. U mlžů – měkkýšů, kteří žijí uvnitř dvou stejných baňatých lastur spojených kloubem – se určitá forma oka vyvinula několikrát. Někteří mlži mají dokonce složené oči neboli oči s více zrakovými jednotkami, i když se liší od známějších složených očí hmyzu. Studiem různých opsinů mimo živočichy může Serb měřit jejich absorpci a nakonec pochopit, jak u různých živočichů fungují.
Oči se u všech živočichů pravděpodobně vyvinuly nejméně 50 nebo 60krát a v mnoha případech se molekulární základy vidění – bílkoviny, které převádějí světelné signály na elektrické – dosti liší. „Velkou evoluční otázkou pro mě je, jak se tyto bílkoviny vyvinuly, aby vzorkovaly světlo? A jak se pak specifikují na různé typy světelných prostředí, v nichž se živočichové mohou vyskytovat?“ ptá se. ptá se Srb. Domnívá se, že opsiny jsou ve většině případů přeřazeny z nějaké jiné funkce v rámci živočicha, aby byly použity v očích.
Přestože morfologie očí a fotoreceptorů je u různých živočichů různorodá, stavební kameny – geny, které řídí vývoj očí – jsou si pozoruhodně podobné. Například Pax6 je vývojový gen, který je rozhodující pro vývoj oka u savců, a podobnou roli hraje i při vývoji očí hřebenatek. V nedávném preprintu studie Andrew Swafford a Oakley tvrdí, že tyto podobnosti vyvracejí skutečnost, že mnoho typů očí se mohlo vyvinout v reakci na stres vyvolaný světlem. Poškození ultrafialovým zářením způsobuje specifické molekulární změny, proti kterým se organismus musí chránit.
„Bylo tak překvapivé, že znovu a znovu všechny tyto složky, které se používají ke stavbě očí a také se používají při vidění, mají tyto ochranné funkce,“ říká Oakley. V hluboké historii těchto složek jsou genetické znaky, které spouštějí reakce na stres vyvolaný světlem, jako je oprava poškození způsobeného UV zářením nebo detekce vedlejších produktů poškození UV zářením. Jakmile se soubor genů podílejících se na detekci a reakci na poškozené UV záření projeví společně, pak může jít jen o kombinaci těchto částí novým způsobem, který vám dá oko, naznačují vědci.
„Stresový faktor může tyto složky spojit možná poprvé,“ říká Swafford. „A tak původ interakcí mezi těmito různými složkami, které vedou ke vzniku zraku, lze přičíst spíše tomuto stresovému faktoru. A jakmile jsou jednou tyto složky k dispozici, ať už jde o pigmenty, fotoreceptory nebo buňky čočky, pak přírodní výběr působí tak, že je vypracuje do očí.“
Ať už byly oči hřebenatek vytvořeny jakkoli, mají působivou funkčnost – deformují svá vnitřní zrcadla, aby zaostřily světlo jako dalekohled. Takže až si příště budete pochutnávat na česnekových hřebenatkách, zkuste si nepředstavovat, jak na vás měkkýši zírají zpátky.
