Ordet “kammusling” minder normalt om en saftig, rund adduktormuskel – en delikatesse af fisk og skaldyr. Derfor er det ikke almindeligt kendt, at kammuslinger har op til 200 små øjne langs kanten af den kappe, der beklæder deres skaller. Kompleksiteten af disse bløddyrøjne er stadig ved at blive afdækket. En ny undersøgelse, der er offentliggjort i Current Biology, afslører, at kammuslingernes øjne har pupiller, der udvider og trækker sig sammen som reaktion på lys, hvilket gør dem langt mere dynamiske end tidligere antaget.
“Det er overraskende, hvor meget vi finder ud af om, hvor komplekse og funktionelle disse kammuslingers øjne er”, siger Todd Oakley, der er evolutionsbiolog ved University of California, Santa Barbara.
Optikken i kammuslingernes øjne er opbygget meget anderledes end vores egne øjenorganer. Når lyset kommer ind i kammuslingens øje, passerer det gennem pupillen, en linse, to nethinder (distale og proximale) og når derefter frem til et spejl lavet af krystaller af guanin bag i øjet. Det buede spejl reflekterer lyset på nethindenes indvendige overflade, hvor der dannes neurale signaler, som sendes til en lille visceral ganglion eller en klynge af nerveceller, hvis hovedopgave er at styre kammuslingens tarm og adduktormuskel. Strukturen i en kammuslinges øje ligner de optiske systemer, der findes i avancerede teleskoper.
I mange år har fysikken og optikken i kammuslingens øje udgjort et forvirrende problem. “Den vigtigste nethinde i øjet får næsten helt ufokuseret lys, fordi den er for tæt på spejlet,” siger Dan Speiser, der er forsker i synvidenskab ved University of South Carolina og seniorforfatter på den nye undersøgelse. Med andre ord ville ethvert billede på den proximale nethinde være sløret og uklart. “Det virker bare så urimeligt for mig,” siger Speiser.
Den nye undersøgelse kaster lidt lys over dette mysterium. Forskerne fandt ud af, at kammuslingernes pupiller er i stand til at åbne og trække sig sammen, selv om deres pupilreaktioner ikke er lige så hurtige som vores egne. En kammuslinges pupildiameter ændrer sig højst med omkring 50 procent, og udvidelsen eller sammentrækningen kan tage flere minutter. Deres øjne har ikke iris, som vores øjne har, og i stedet ændrer cellerne i hornhinden form ved at gå fra tynde og flade til høje og lange. Disse sammentrækninger kan ændre selve hornhindens krumning, hvilket åbner mulighed for, at kammuslingens øje kan ændre form og reagere på lys på en måde, der gør det muligt at danne skarpere billeder på den nærmeste nethinde.
“Det ændrer virkelig øjets og i sidste ende organismens evne til at have den type opløsning, der gør det muligt at se omgivelserne”, siger Jeanne Serb, der er forsker i synvidenskab ved Iowa State University.
Nu arbejder Speiser på at forstå, om kammuslingerne er i stand til at ændre krumningen af spejlet og øjet som helhed, hvilket ville gøre det muligt at justere billedets fokus endnu mere. “Øjnenes dynamiske strukturer åbner op for nogle nye muligheder for, hvad man kan gøre med et spejlbaseret øje som dette,” siger Speiser.
Adaptive spejle er ikke kammuslingens eneste mysterium. “Det viser sig, at kammuslingens øjne har tre gange så mange opsins som vi har,” siger Serb. Opsiner er lysfølsomme proteiner, der findes i nethindens fotoreceptorceller, som formidler omdannelsen af lys til elektrokemiske signaler. Forskerne ved ikke, om alle 12 opsins fra kammuslinger udtrykkes i hvert enkelt kammuslingeøje, eller om øjnene er subspecialiserede i forskellige kanaler af det visuelle spektrum. Nogle opsins kan være udtrykt i den proximale nethinde, mens andre er i den distale nethinde.
Serb’s team på Iowa State studerer opsins i kammuslinger, muslinger og andre dyr. Muslinger – bløddyr, der lever i to matchende kuppelformede skaller, der er forbundet med et hængsel – har udviklet en eller anden form for øje flere gange. Nogle muslinger har endda sammensatte øjne eller øjne med flere visuelle enheder, selv om de adskiller sig fra de mere kendte sammensatte øjne hos insekter. Ved at studere de forskellige opsins uden for dyrene kan Serb måle deres absorption og i sidste ende forstå, hvordan de fungerer i de forskellige dyr.
Ojnene har sandsynligvis udviklet sig mindst 50 eller 60 gange på tværs af alle dyr, og i mange tilfælde varierer det molekylære grundlag for synet – de proteiner, der omsætter lyssignaler til elektriske signaler – en hel del. “Det store evolutionære spørgsmål for mig er, hvordan disse proteiner udvikler sig til at opfange lys? Og hvordan bliver de så specificeret til de forskellige typer af lysmiljøer, som dyrene kan optræde i?” spørger Serb. Hun mener, at opsinsene i de fleste tilfælde bliver omdannet fra en anden funktion i dyret til at blive brugt i øjnene.
Selv om der er en mangfoldighed af øjenmorfologier og fotoreceptorer på tværs af dyrene, er byggestenene – generne, der styrer øjenudviklingen – bemærkelsesværdigt ens. For eksempel er Pax6 et udviklingsgen, der er afgørende for øjenudviklingen hos pattedyr, og det spiller en lignende rolle i udviklingen af kammuslingernes øjne. I et nyligt præprint af en undersøgelse hævder Andrew Swafford og Oakley, at disse ligheder modsiger den kendsgerning, at mange typer øjne kan have udviklet sig som reaktion på lysinduceret stress. Ultraviolette skader forårsager specifikke molekylære ændringer, som en organisme skal beskytte sig mod.
“Det var så overraskende, at alle disse komponenter, der bruges til at bygge øjne, og som også bruges i synet, gang på gang har disse beskyttende funktioner”, siger Oakley. I den dybe historie af disse komponenter er der genetiske træk, der udløser reaktioner på lysinduceret stress, såsom reparation af skader fra UV-stråling eller detektering af biprodukterne af UV-skader. Når først pakken af gener, der er involveret i at detektere og reagere på UV-skader, er udtrykt sammen, så er det måske bare et spørgsmål om at kombinere disse dele på en ny måde, der giver dig et øje, foreslår forskerne.
“Stressfaktoren kan bringe disse komponenter sammen måske for første gang,” siger Swafford. “Og så oprindelsen af de interaktioner mellem disse forskellige komponenter, der fører til synet, kan i højere grad tilskrives denne stressfaktor. Og når først komponenterne er der, hvad enten det er pigmenter, fotoreceptorer eller linseceller, så virker den naturlige udvælgelse til at udvikle dem til øjne.”
Hvordan de end blev skabt, har kammuslingens øjne nogle imponerende funktioner, idet de forvrænger deres indre spejle for at bringe lyset i fokus som et teleskop. Så næste gang du nyder nogle hvidløgsmuslinger, så prøv ikke at forestille dig, at bløddyrene stirrer tilbage på dig.
