Física no mundo animal: ofurôs e sua visão incomum

Mais de uma ou duas vezes no Geektimes, foram publicados materiais sobre os órgãos de visão dos animais - existentes agora e fósseis, aqueles que desapareceram milhões de anos atrás. Este artigo é uma continuação, pode-se dizer, do ciclo, uma vez que também é dedicado à visão. Desta vez, o material não olha para os olhos, mas sim a fotossensibilidade, a sensibilidade à luz de animais incomuns - ofiur.

Ophiuras , ou caudas de cobra, são uma classe de animais marinhos de fundo do tipo equinoderme. A maioria das espécies tem uma maneira muito incomum de se mover: quando a ophiura se arrasta ao longo do fundo, seus raios giram, fazendo movimentos semelhantes a serpentes. A maioria das espécies desta classe vive em águas tropicais. Apesar do fato de o ofício não ter um olho, como tal, de alguma forma sabe como fugir da perseguição e capturar presas. Como eles fazem isso? Vamos ver

Para ser justo, deve-se notar que nem todos os tipos de ophiur podem responder à luz. A fotossensibilidade foi descoberta pela primeira vez em uma espécie, Ophiocoma wendtii. Como se viu, após um estudo minucioso do ophiur dessa espécie, esses animais devem sua "visão" à capacidade de isolar pequenos cristais de calcita CaCO3, que formam uma microestrutura esférica com formato de duas lentes. Segundo os pesquisadores, o ophiura desta e de outras espécies pode formar microlentes quase perfeitas. Os cristais formam uma grade, concentrando a luz diretamente no tecido epitelial das camadas subjacentes a uma profundidade de 4-7 mícrons. Lá, a luz é capturada por feixes de nervos.

O estudo também afirma que o grupo de lentes do ophiur possui uma estrutura que permite reduzir a aberração esférica e a dupla refração do feixe. Isso abre a possibilidade de o ophiur capturar a luz de uma direção específica, e não de qualquer lugar imediatamente. Eles têm (várias espécies têm esse recurso) cromatóforos fototrópicos que regulam a dose de iluminação que atinge os receptores. Essas microestruturas desempenham uma função puramente mecânica e uma óptica.

De acordo com especialistas, as microlentes que criam o ophiur são tão perfeitas que uma pessoa ainda não é capaz de criar algo assim (essa opinião foi expressa em 2001 - aprox. ed.). Talvez essas estruturas possam ser usadas em sistemas ópticos de transmissão de dados. Eles transmitem luz praticamente sem distorção. Uma rede de microlentes, segundo os cientistas, transmitem uma única imagem, não muitas pequenas.

Joanna Eisenberg, engenheira da Bella Laboratories , pesquisa e analisa essas microestruturas há muito tempo. Ela acredita que as pequenas formações criadas pelo ophiur são "muito parecidas com lentes para serem criadas aleatoriamente". Em outras palavras, Eisenberg acredita que essas microlentes surgiram durante a evolução e não são um capricho da natureza, o que criou um sistema desnecessário para o corpo.

"É impressionante que essa criatura orgânica possa usar material inorgânico para operações com alto grau de precisão - e isso apesar do fato de a criatura não ter cérebro", disse Roy Sambles, especialista em óptica e fotônica da Universidade de Exeter .


Micrografia obtida por microscopia eletrônica de varredura. Na foto - parte do esqueleto de Ophiocoma wendtii ophiura com micro-

lentes.Ophiuras vive em todo lugar no fundo do mar, a uma profundidade de 6-8 km. A maioria ocorre a profundidades superiores a 500 m; Recifes de coral também habitam. Eles rastejam ao longo do fundo dobrando raios ou se enterrando no chão. Eles se movem em choque, estendendo dois pares de mãos para frente e dobrando-os bruscamente. Ao comer, as mãos do ophiur se levantam quase na vertical. Em algumas espécies, o ramo de armas e o congestionamento de comer ophiur se assemelham a um verdadeiro tapete de tentáculos. Pequenos animais (vermes, crustáceos, águas-vivas) e partículas de alimentos em suspensão (plâncton) ficam presas ou ativamente capturadas nele.

O crescimento dos cristais, segundo os cientistas, deve ser auto-organizado, esse processo é apoiado pelo corpo do ophiur e continua continuamente. "Tudo começa com uma sopa de elementos químicos e, no final, temos uma microestrutura incrível", disse Sambles. Ele espera repetir o processo em laboratório, o que permitiria o crescimento de cristais da forma correta com um eixo óptico para diversas necessidades da indústria e da ciência.

Apesar da falta de um cérebro, o ophiur tem um sistema nervoso ramificado. Como mencionado acima, os cristais focam a luz nos tecidos do corpo, na maioria dos casos, nas terminações nervosas. O corpo do ophiura é essencialmente um olho grande, que permite ao animal "ver" seu ambiente e reagir de acordo. Eisenberg compara o processo de formação de imagem com uma câmera digital, que cria uma imagem nítida pixel por pixel.

"É estranho - não conheço nada parecido com as lentes embutidas no corpo", diz Michael Land, especialista em visão animal da Sacks University, Reino Unido.

Infelizmente, os cientistas ainda não podem dizer o quão boa é a imagem final. Mas o fato de que os ofensores com esse órgão da visão reagem à iluminação do ambiente e podem sentir predadores ameaçando-os é sem dúvida. Para refinar os resultados da observação, são necessárias mais experiências.

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