Ordet ”pilgrimsmussla” brukar förknippas med en saftig, rund adduktormuskel – en delikatess från skaldjur. Det är därför inte allmänt känt att kammusslor har upp till 200 små ögon längs kanten av manteln i skalet. Komplexiteten hos dessa blötdjursögon håller fortfarande på att avslöjas. En ny studie som publicerats i Current Biology visar att pilgrimsmusslans ögon har pupiller som vidgas och drar ihop sig som svar på ljus, vilket gör dem mycket mer dynamiska än vad man tidigare trott.
”Det är helt enkelt förvånande hur mycket vi får reda på om hur komplexa och funktionella pilgrimsmusslans ögon är”, säger Todd Oakley, evolutionsbiolog vid University of California, Santa Barbara.
Optiken i pilgrimsmusslans ögon är uppbyggd på ett helt annat sätt än våra egna okulära organ. När ljuset kommer in i pilgrimsmusslaögat passerar det genom pupillen, en lins, två näthinnor (distala och proximala) och når sedan en spegel gjord av kristaller av guanin på baksidan av ögat. Den böjda spegeln reflekterar ljuset på näthinnornas inre yta, där neurala signaler genereras och skickas till ett litet visceralt ganglion, eller ett kluster av nervceller, vars huvudsakliga uppgift är att styra pilgrimsmusslans tarm- och adduktormuskel. Strukturen i en pilgrimsmussla ögon liknar de optiska system som finns i avancerade teleskop.
I många år har fysiken och optiken hos pilgrimsmusslans ögon utgjort ett förbryllande problem. ”Den huvudsakliga näthinnan i ögat får nästan helt ofokuserat ljus eftersom den är för nära spegeln”, säger Dan Speiser, synforskare vid University of South Carolina och huvudförfattare till den nya studien. Med andra ord skulle alla bilder på den proximala näthinnan vara suddiga och oskarpa. ”Det verkar helt enkelt orimligt”, säger Speiser.
Den nya studien kastar lite ljus över detta mysterium. Forskarna fann att pilgrimsmusslornas pupiller kan öppna och dra ihop sig, även om deras pupillreaktioner inte är lika snabba som våra egna. En pilgrimsmussla pupillens diameter ändras högst med cirka 50 procent, och utvidgningen eller sammandragningen kan ta flera minuter. Deras ögon har inte iris som våra ögon har, utan cellerna i hornhinnan ändrar form genom att gå från tunna och platta till höga och långa. Dessa sammandragningar kan förändra krökningen av själva hornhinnan, vilket öppnar möjligheten att pilgrimsögat kan ändra form och reagera på ljus på ett sätt som gör det möjligt att bilda skarpare bilder på den proximala näthinnan.
”Det förändrar verkligen ögats och i slutändan organismens förmåga att ha den typ av upplösning som krävs för att se sin omgivning”, säger Jeanne Serb, synforskare vid Iowa State University.
Nu arbetar Speiser för att förstå om pilgrimsmusslorna kan förändra spegelns och ögats krökning i sin helhet, vilket skulle göra det möjligt för dem att justera bildens skärpa ännu mer. ”Ögonens dynamiska strukturer öppnar upp några nya möjligheter för vad man kan göra med ett spegelbaserat öga som detta”, säger Speiser.
Adaptiva speglar är inte pilgrimsmusslornas enda mysterium. ”Det visar sig att pilgrimsmusslaögon har tre gånger så många opsins som vi har”, säger Speiser. Opsiner är ljuskänsliga proteiner som finns i näthinnans fotoreceptorceller och som förmedlar omvandlingen av ljus till elektrokemiska signaler. Forskarna vet inte om alla 12 opsins från pilgrimsmusslor uttrycks i varje enskilt pilgrimsmusselöga eller om ögonen subspecialiserar sig på olika kanaler i det visuella spektrumet. Vissa opsins kan uttryckas i den proximala näthinnan medan andra uttrycks i den distala näthinnan.
Serbs team vid Iowa State studerar opsins i pilgrimsmusslor, musslor och andra djur. Bivalver – blötdjur som lever inuti två matchande kupade skal som är förbundna med ett gångjärn – har utvecklat någon form av öga flera gånger. Vissa musslor har till och med sammansatta ögon, eller ögon med flera visuella enheter, även om de skiljer sig från insekternas mer kända sammansatta ögon. Genom att studera de olika opsins utanför djuren kan Serb mäta deras absorption och i slutändan förstå hur de fungerar hos de olika djuren.
Ögon har förmodligen utvecklats minst 50 eller 60 gånger hos alla djur, och i många fall varierar de molekylära grunderna för synen – de proteiner som omvandlar ljussignaler till elektriska signaler – ganska mycket. ”Den stora evolutionära frågan för mig är: Hur utvecklas dessa proteiner för att ta reda på ljuset? Och hur blir de sedan specificerade för de olika typer av ljusmiljöer som djuren kan vistas i?” frågar Serb. Hon tror att opsins i de flesta fall används på nytt från någon annan funktion inom djuret för att användas i ögonen.
Trots att det finns en mångfald av ögonmorfologier och fotoreceptorer bland djuren är byggstenarna – de gener som kontrollerar ögonutvecklingen – anmärkningsvärt lika. Pax6 är till exempel en utvecklingsgen som är kritisk för ögonutvecklingen hos däggdjur, och den spelar en liknande roll i utvecklingen av pilgrimsmusslaögon. I ett nyligen publicerat preprint av en studie hävdar Andrew Swafford och Oakley att dessa likheter motsäger det faktum att många typer av ögon kan ha utvecklats som svar på ljusinducerad stress. Ultravioletta skador orsakar specifika molekylära förändringar som en organism måste skydda sig mot.
”Det var så överraskande att gång på gång har alla dessa komponenter som används för att bygga ögon, och som också används i synen, dessa skyddsfunktioner”, säger Oakley. I dessa komponenters djupa historia finns genetiska egenskaper som utlöser reaktioner på ljusinducerad stress, t.ex. reparation av skador från UV-strålning eller upptäckt av biprodukter från UV-skador. När sviten av gener som är involverade i att upptäcka och reagera på UV-skador uttrycks tillsammans kan det bara vara en fråga om att kombinera dessa delar på ett nytt sätt som ger dig ett öga, föreslår forskarna.
”Stressfaktorn kan sammanföra dessa komponenter kanske för första gången”, säger Swafford. ”Och därför kan ursprunget till interaktionerna mellan dessa olika komponenter som leder till synen mer tillskrivas den här stressfaktorn. När komponenterna väl finns där, oavsett om det är pigment, fotoreceptorer eller linsceller, verkar det naturliga urvalet för att utveckla dem till ögon.”
Hur de än skapades har pilgrimsmusslans ögon en imponerande funktionalitet, eftersom de vrider sina inre speglar för att föra in ljuset i fokus likt ett teleskop. Så nästa gång du njuter av vitlöksmusslor, försök att inte föreställa dig att blötdjuret stirrar tillbaka på dig.
