Fisika di dunia hewan: ophiur dan penglihatan mereka yang tidak biasa

Lebih dari sekali atau dua kali di Geektimes ada materi yang diterbitkan tentang organ penglihatan hewan - baik yang ada sekarang dan fosil, yang telah menghilang jutaan tahun yang lalu. Artikel ini merupakan kelanjutan dari, bisa dikatakan, siklus, karena juga dikhususkan untuk visi. Kali ini, bahan tersebut tidak melihat mata, tetapi lebih pada fotosensitifitas, kepekaan terhadap cahaya binatang yang tidak biasa - ofiur.

Ophiuras , atau ekor ular, adalah kelas hewan laut bentik dari jenis echinoderm. Sebagian besar spesies memiliki cara bergerak yang sangat tidak biasa: ketika ophiura merangkak di bagian bawah, sinarnya memuntir, membuat gerakan seperti ular. Sebagian besar spesies dari kelas ini hidup di perairan tropis. Terlepas dari kenyataan bahwa ophiur tidak memiliki mata, karena itu, entah bagaimana ia tahu bagaimana cara menghindari pengejaran dan menangkap mangsa. Bagaimana mereka melakukannya? Ayo lihat.

Dalam keadilan, perlu dicatat bahwa tidak semua jenis ophiur dapat merespons cahaya. Fotosensitifitas pertama kali ditemukan pada satu spesies, Ophiocoma wendtii. Ternyata, setelah penelitian menyeluruh tentang ophiur dari spesies ini, hewan-hewan ini berhutang “penglihatan” kepada kemampuan untuk mengisolasi kristal kecil kalsit CaCO3, yang membentuk struktur mikro bulat dari bentuk dua lensa. Menurut para peneliti, ophiura dari ini dan beberapa spesies lain dapat membentuk microlenses yang hampir sempurna. Kristal membentuk grid, memfokuskan cahaya langsung ke jaringan epitel dari lapisan di bawahnya hingga kedalaman 4-7 mikron. Di sana, cahaya ditangkap oleh ikatan saraf.

Studi ini juga menyatakan bahwa kelompok lensa ophiur memiliki struktur yang memungkinkan untuk mengurangi aberasi bola dan pembiasan ganda pada sinar. Ini membuka kemungkinan bagi ophiur untuk menangkap cahaya dari arah tertentu, dan tidak langsung dari mana-mana. Mereka memiliki (sejumlah spesies memiliki fitur ini) kromatofor fototropik yang mengatur dosis iluminasi yang mencapai reseptor. Mikrostruktur ini melakukan fungsi mekanik dan optik murni.

Menurut para ahli, microlenses yang menciptakan ophiur sangat sempurna sehingga seseorang belum dapat membuat sesuatu seperti ini (pendapat ini diungkapkan pada tahun 2001 - sekitar red.). Mungkin struktur seperti itu dapat digunakan dalam sistem transmisi data optik. Mereka mentransmisikan cahaya tanpa distorsi. Jaringan microlenses, menurut para ilmuwan, mengirimkan satu gambar, tidak banyak yang kecil.

Joanna Eisenberg, seorang insinyur dari Bella Laboratories , telah meneliti dan menganalisis mikrostruktur ini untuk waktu yang lama. Dia percaya bahwa formasi kecil yang diciptakan oleh ophiur adalah "terlalu banyak lensa yang harus dibuat secara acak." Dengan kata lain, Eisenberg percaya bahwa microlenses ini muncul selama evolusi, dan bukan iseng alam, yang menciptakan sistem yang tidak perlu bagi tubuh.

"Sangat mengesankan bahwa makhluk organik ini dapat menggunakan bahan anorganik untuk operasi dengan tingkat akurasi yang tinggi - dan ini terlepas dari kenyataan bahwa makhluk itu tidak memiliki otak," kata Roy Sambles, seorang spesialis dalam optik dan fotonik dari University of Exeter .


Mikrograf diperoleh dengan memindai mikroskop elektron. Dalam foto - bagian kerangka Ophiocoma wendtii ophiura dengan

lensa mikro, Ophiuras tinggal di mana saja di dasar laut, pada kedalaman 6-8 km. Sebagian besar terjadi pada kedalaman lebih dari 500 m; Terumbu karang juga hidup. Mereka merangkak di sepanjang bagian bawah dengan menekuk sinar atau menggali ke dalam tanah. Mereka bergerak dalam goncangan, meregangkan ke depan 2 pasang tangan dan menekuknya dengan tajam. Saat makan, tangan ophiur naik hampir secara vertikal ke atas. Pada beberapa spesies, cabang lengan, dan kemacetan makan ophiur menyerupai karpet tentakel nyata. Hewan kecil (cacing, krustasea, ubur-ubur) dan partikel makanan tersuspensi (plankton) tersangkut atau ditangkap secara aktif di dalamnya.

Pertumbuhan kristal, menurut para ilmuwan, harus diatur sendiri, proses ini didukung oleh tubuh ophiur dan berlanjut terus menerus. "Semuanya dimulai dengan sup unsur kimia, dan pada akhirnya kami mendapatkan mikrostruktur yang luar biasa," kata Sambles. Dia berharap untuk mengulangi proses di laboratorium, yang akan memungkinkan pertumbuhan kristal dalam bentuk yang benar dengan sumbu optik untuk berbagai kebutuhan industri dan sains.

Meskipun kekurangan otak, ophiur memiliki sistem saraf bercabang-cabang. Seperti disebutkan di atas, kristal memfokuskan cahaya pada jaringan tubuh, dalam banyak kasus, pada ujung saraf. Tubuh ophiura pada dasarnya adalah satu mata besar, yang memungkinkan hewan untuk "melihat" lingkungannya dan bereaksi sesuai dengannya. Eisenberg membandingkan proses pembentukan gambar dengan kamera digital, yang membangun gambar yang jelas piksel demi piksel.

"Aneh - saya tidak tahu apa-apa seperti lensa yang ada di dalam tubuh," kata Michael Land, spesialis penglihatan hewan di Sacks University, Inggris.

Sayangnya, para ilmuwan belum bisa mengatakan seberapa bagus gambar akhir itu. Tetapi fakta bahwa ophiur dengan organ penglihatan ini bereaksi terhadap iluminasi lingkungan dan dapat merasakan predator mengancam mereka, tidak diragukan lagi. Untuk mempersempit hasil pengamatan, diperlukan lebih banyak percobaan.

Source: https://habr.com/ru/post/id401053/