Двести глаз морского гребешка устроены как телескопы

Ученые заморозили глаза морских гребешков и рассмотрели их под микроскопом. Оказалось, что вогнутые зеркала, скрытые в каждом из двух сотен глаз известного многим скорее как деликатес моллюска, работают как телескопы. Статья об исследовании опубликована в журнале Science.

В живой природе такой принцип обычно используется для создания необычной окраски покровов тела, а не в органах зрения. Эта система отличает морских гребешков от большинства животных, у которых свет преломляется, проходя сквозь линзы (например, у человека и других позвоночных это хрусталик, а у многих беспозвоночных эту роль выполняют фасетки).

С 1960-х годов ученым было известно, что двустворчатые моллюски морские гребешки (семейство Pectinidae) видят с помощью своеобразных вогнутых зеркал. Они отражают свет, падающий на сетчатки гребешков (в каждом глазу их по две). Но на этом, как выяснилось, необычные особенности зрительных органов у этих двустворчатых моллюсков не заканчиваются. Зеркала в глазах моллюсков оказались не простыми, а многослойными образованиями, состоящими из кристаллов гуанина. Рассмотреть их в деталях раньше не удавалось, так как работа с просвечивающими электронными микроскопами, которая подразумевает испарение всей воды, разрушала хрупкие глаза моллюсков. Поэтому ученые из Израиля и Швеции использовали криоэлектронную микроскопию, чтобы изучить 3D-структуры в глазах крупного морского гребешка вида Pecten maximus.

Они выяснили, что у моллюска слои гуанина, которых в каждом зеркале оказалось по два-три десятка, разделены прослойками цитоплазмы. Каждый слой состоит из лежащих внахлест одинаковых квадратных кристаллов, напоминающих черепицу. Вся эта конструкция может двигаться и фокусирует свет на двух сетчатках моллюска, которые расположены в каждом из двух сотен глаз одна поверх другой. Первая сетчатка отвечает за боковое зрение, а вторая обеспечивает обзор области прямо перед ним. Периферическое зрение помогает моллюску ориентироваться в пространстве, когда он плывет.

В целом принцип работы глаз моллюска оказался примерно таким же, как у рефлекторных телескопов, в которых тоже есть сложная система зеркал.

Гуаниновые кристаллы и слои цитоплазмы часто используются в живой природе для создания зеркал и так называемого структурного цвета. С их помощью некоторые пауки получают белую окраску, они же делают чешуйки некоторых видов рыб и панцири планктонных ракообразных яркими и переливающимися. Однако фокусировка света в глазах с помощью гуаниновых кристаллов, пожалуй, самая сложная их функция.