Как морской гребешок видит при помощи зеркал

У морского гребешка глаза располагаются вдоль края мягкой ткани между створками раковины. Внутри каждого глаза есть отражающая поверхность, которая помогает формировать изображение. Исследования раскрывают её устройство и связь зрения с поведением моллюска.

Из чего состоит внутреннее зеркало

В работе две тысячи семнадцатого года изучали многоуровневое устройство зеркала в глазу гребешка. Оно имеет вогнутую форму: отражённый свет направляется к светочувствительной ткани. Здесь зеркало участвует в создании изображения, а не просто придаёт животному блестящую окраску.

Отражающая поверхность состоит из множества квадратных кристаллов гуанина. Гуанин — вещество, из которого животное создаёт упорядоченные кристаллические пластинки. Они образуют тесную мозаику, собранную в несколько слоёв. Такая организация помогает отражать свет подходящих длин волн и уменьшать оптические искажения.

Важна не только отдельная пластинка. Для результата имеют значение форма кристаллов, их расположение и общая пространственная форма зеркала. Поэтому глаз нельзя описать как случайную россыпь блестящих частиц.

У гребешка также есть двойная сетчатка — два слоя ткани со светочувствительными клетками. Исследование связывает такую оптику с формированием изображений центральной и периферической частей поля зрения на разных участках сетчатки. Это описание устройства глаза; оно не показывает, что моллюск воспринимает окружающий мир так же, как человек.

Как зрачок отвечает на свет

В исследовании две тысячи девятнадцатого года проверяли реакцию глаз двух видов гребешков на освещение. У них обнаружили сужение зрачков: спустя несколько минут воздействия света площадь открытого зрачка уменьшалась примерно до трёх пятых от полностью расширенной площади.

Речь идёт именно о площади отверстия, через которое проходит свет. Эту величину нельзя без пересчёта называть таким же изменением диаметра. Реакция развивалась на протяжении минут, поэтому её также неверно описывать как мгновенное движение при каждом световом всплеске.

Учёные использовали расчёт распространения лучей, чтобы сравнить расширенное и суженное состояния. Модель показывала различный баланс чувствительности и пространственного разрешения. При расширенном зрачке глаз мог получать больше света, но изображение мелких деталей становилось менее чётким. Полученные величины относились к определённому изученному виду и двум его сетчаткам.

В тканях рядом с роговицей также выявили радиальные и кольцевые волокна белка актина. Авторы предположили, что они могут представлять мышцы, участвующие в расширении и сужении зрачка. Наличие волокон поддерживает это объяснение, однако само по себе не равнозначно прямой записи каждого мышечного сокращения. Работа тем самым показала, что зеркальная оптика сочетается с изменением входящего светового потока.

Что гребешок замечает в движущемся изображении

Ещё в работе две тысячи восьмого года проверяли поведение гребешков при показе движущихся условных частиц. Животных помещали в ёмкость с потоком воды, предъявляли изображения и записывали их реакции. Такой опыт позволяет менять зрительную картину, сохраняя различие между изображённой частицей и настоящей пищей.

При показе более крупных частиц гребешки чаще открывали передние мантийные щели, чем при мелких частицах или отсутствии изображения. Частота открывания зависела и от скорости: на более медленные из проверенных перемещений реакция наблюдалась чаще, чем на самые быстрые.

Открывание этих щелей необходимо для питания. Поэтому авторы предположили, что зрение помогает оценивать размер и скорость движущихся объектов и выбирать благоприятные условия для кормления. Полученный ответ не означает, что любая показанная точка воспринимается как съедобная частица или что в опыте непосредственно измерили количество проглоченной пищи.

Исследование дополняет описание зеркала наблюдением за целым животным. Глаз формирует пространственную информацию, а поведенческая проверка показывает, что различия в движущемся изображении связаны с действиями моллюска. При этом опыт на одном виде не устанавливает одинаковые пределы зрения для всех гребешков и не раскрывает полностью обработку информации их нервной системой.

Что видно на иллюстрации

На изображении видны целая ребристая раковина, приоткрытые створки и маленькие голубые глаза вдоль мягкого края. Внутренние зеркала скрыты тканями. Наружная фотографическая иллюстрация показывает расположение глаз, но не заменяет микроскопическое исследование кристаллов или измерение качества изображения.