La parola “capasanta” di solito evoca un succoso, rotondo muscolo adduttore, una prelibatezza di mare. Quindi non è molto noto che le capesante hanno fino a 200 piccoli occhi lungo il bordo del mantello che riveste le loro conchiglie. La complessità di questi occhi di mollusco è ancora da svelare. Un nuovo studio pubblicato su Current Biology rivela che gli occhi delle capesante hanno pupille che si dilatano e si contraggono in risposta alla luce, rendendoli molto più dinamici di quanto si credesse in precedenza.
“È sorprendente quanto stiamo scoprendo su quanto siano complessi e funzionali questi occhi di capesante”, dice Todd Oakley, un biologo evolutivo dell’Università della California, Santa Barbara.
L’ottica degli occhi delle capesante è impostata in modo molto diverso dai nostri organi oculari. Quando la luce entra nell’occhio della capasanta, passa attraverso la pupilla, una lente, due retine (distale e prossimale), e poi raggiunge uno specchio fatto di cristalli di guanina sul retro dell’occhio. Lo specchio curvo riflette la luce sulla superficie interna della retina, dove i segnali neurali sono generati e inviati a un piccolo ganglio viscerale, o un gruppo di cellule nervose, il cui compito principale è quello di controllare l’intestino e il muscolo adduttore della capasanta. La struttura dell’occhio della capasanta è simile ai sistemi ottici che si trovano nei telescopi avanzati.
Per molti anni, la fisica e l’ottica dell’occhio della capasanta hanno posto un problema perplesso. “La retina principale dell’occhio riceve una luce quasi completamente sfocata perché è troppo vicina allo specchio”, dice Dan Speiser, scienziato della visione all’Università della Carolina del Sud e autore principale del nuovo studio. In altre parole, qualsiasi immagine sulla retina prossimale sarebbe sfocata e fuori fuoco. “Questo mi sembra semplicemente irragionevole”, dice Speiser.
Il nuovo studio fa luce su questo mistero. I ricercatori hanno scoperto che le pupille delle capesante sono in grado di aprirsi e contrarsi, anche se le loro risposte pupillari non sono veloci come le nostre. Il diametro della pupilla di una capasanta cambia di circa il 50% al massimo, e la dilatazione o contrazione può richiedere diversi minuti. I loro occhi non hanno iride come i nostri, e invece le cellule della cornea cambiano forma passando da sottili e piatte ad alte e lunghe. Queste contrazioni possono cambiare la curvatura della cornea stessa, aprendo la possibilità che l’occhio della capasanta possa cambiare forma e rispondere alla luce in un modo che rende possibile la formazione di immagini più nitide sulla retina prossimale.
“Cambia davvero la capacità di quell’occhio e in definitiva dell’organismo di essere in grado di avere il tipo di risoluzione per vedere il suo ambiente”, dice Jeanne Serb, uno scienziato della visione alla Iowa State University.
Ora, Speiser sta lavorando per capire se le capesante sono in grado di cambiare la curvatura dello specchio e l’occhio nel suo complesso, che gli permetterebbe di regolare ulteriormente la messa a fuoco dell’immagine. “Le strutture dinamiche degli occhi aprono nuove possibilità per quello che si può fare con un occhio basato su uno specchio come questo”, dice Speiser.
Gli specchi adattivi non sono l’unico mistero dell’occhio delle capesante. “Si scopre che gli occhi dei capesante hanno tre volte più opsine di noi”, dice Serb. Le opsine sono proteine sensibili alla luce che si trovano nelle cellule fotorecettrici della retina e che mediano la conversione della luce in segnali elettrochimici. Gli scienziati non sanno se tutte le 12 opsine sono espresse in ogni singolo occhio di capesante o se gli occhi si specializzano in diversi canali dello spettro visivo. Alcune opsine possono essere espresse nella retina prossimale mentre altre sono nella retina distale.
Il team di Serba all’Iowa State studia le opsine in capesante, vongole e altri animali. I bivalvi – molluschi che vivono all’interno di due conchiglie a coppa collegate da una cerniera – hanno evoluto una qualche forma di occhio più volte. Alcune vongole hanno anche occhi composti, o occhi con più unità visive, anche se differiscono dai più noti occhi composti degli insetti. Studiando le diverse opsine al di fuori degli animali, Serb può misurare il loro assorbimento e in definitiva capire come funzionano nei diversi animali.
Gli occhi si sono probabilmente evoluti almeno 50 o 60 volte in tutti gli animali, e in molti casi, le basi molecolari della visione – le proteine che traducono i segnali luminosi in segnali elettrici – variano parecchio. “La grande domanda evolutiva per me è: come si evolvono queste proteine per campionare la luce? E poi, come si specificano ai diversi tipi di ambienti luminosi in cui gli animali possono trovarsi? chiede Serb. Crede che le opsine, nella maggior parte dei casi, siano state riproposte da qualche altra funzione all’interno dell’animale per essere utilizzate negli occhi.
Anche se c’è una diversità di morfologie oculari e di fotorecettori tra gli animali, gli elementi costitutivi – i geni che controllano lo sviluppo degli occhi – sono notevolmente simili. Per esempio, Pax6 è un gene critico per lo sviluppo degli occhi nei mammiferi, e gioca un ruolo simile nello sviluppo degli occhi delle capesante. In un recente studio preprint, Andrew Swafford e Oakley sostengono che queste somiglianze credono che molti tipi di occhi potrebbero essersi evoluti in risposta allo stress indotto dalla luce. I danni ultravioletti causano specifici cambiamenti molecolari contro cui un organismo deve proteggersi.
“Era così sorprendente che di volta in volta, tutti questi componenti che vengono utilizzati per costruire gli occhi, e sono anche utilizzati nella visione, hanno queste funzioni protettive”, dice Oakley. Nella storia profonda di questi componenti ci sono tratti genetici che innescano risposte allo stress indotto dalla luce, come la riparazione dei danni da radiazioni UV o il rilevamento dei sottoprodotti dei danni UV. Una volta che la suite di geni coinvolti nel rilevamento e nella risposta ai danni UV sono espressi insieme, allora potrebbe essere solo una questione di combinare queste parti in un nuovo modo che dà un occhio, i ricercatori suggeriscono.
“Il fattore di stress può riunire questi componenti forse per la prima volta”, dice Swafford. “E così le origini delle interazioni tra questi diversi componenti che portano alla visione sono più attribuibili a questo fattore di stress. E poi una volta che i componenti sono lì, sia che si tratti di pigmenti o fotorecettori o cellule della lente, allora la selezione naturale agisce per elaborarli in occhi.”
Comunque siano stati fatti, gli occhi delle capesante hanno una funzionalità impressionante, deformando i loro specchi interni per portare la luce a fuoco come un telescopio. Quindi la prossima volta che vi godete delle capesante all’aglio, cercate di non immaginare i molluschi che vi fissano.
