Постоянные движения глаз, «обшаривающих» пространство, помогают ротоногим ракам лучше различать отраженный предметами поляризованный свет. К таким выводам пришли авторы работы, опубликованной журналом Nature Communications.

Стабилизация взгляда исключительно важна для подавляющего большинства животных, позволяя четче фокусироваться на предметах, распознавать движение и образы. На перемещения тела или головы глаза автоматически реагируют движением, удерживая взгляд. По словам профессора Бристольского университета Николаса Робертса (Nicholas Roberts) и его соавторов, существует лишь одна группа животных, у которых эти движения глаз являются всегда активными. Глаза представителей ротоногих – обширного и распространенного отряда ракообразных – вращаются вокруг всех трех осей постоянно и в широких пределах, часто независимо один от другого.

Глаза Gonodactylus smithii постоянно вращаются во всех трех направлениях. Ilse Daly et al., 2016

Зрение этих животных устроено чрезвычайно сложно и необычно. Помимо способности различать 12 базовых цветов, глаза ротоногих чувствительны к линейной и круговой поляризации света, для чего в них имеются специализированные клетки и анатомические структуры. В частности, они содержат рабдомы – плотно упакованные группы клеток с микроворсинками, ориентированными в общем для каждого рабдома направлении. На этих микроворсинках располагаются светочувствительные белки.

По мнению Робертса и его соавторов, вращение позволяет животным ориентировать чувствительные к поляризации рецепторы оптимальным образом.

«Это можно сравнить с вращением поляризационного фильтра перед фотокамерой для поиска лучшего угла», – пишут ученые.

Смещение глаз располагает рабдомы в соответствии с поляризацией отраженного объектом излучения, так, чтобы она оказалась параллельна длинной оси микроворсинок. Это позволяет максимально контрастно выделить объект на фоне окружающих предметов.

Клетки рабдома в разрезе: видны перпендикулярно направленные микроворсинки. Ilse Daly et al., 2016

Чтобы подтвердить эту гипотезу, авторы экспериментировали с раками-богомолами Gonodactylus smithii и Odontodactylus scyllarus. Животные помещались в аквариум и частично обездвиживались с помощью сетки из полупрозрачных нейлоновых нитей. Им предъявлялся стимул – искусственный точечный источник поляризованного излучения, либо экран, изображение в разных частях которого отличалось направлением поляризации. Пара видеокамер позволила следить за движениями глаз в трех измерениях, а также за их вращением вокруг своей оси.

Положение микроворсинок определяется анатомией глаза этих ротоногих: рабдомы в разных участках ориентированы под углом около 45° друг к другу. Поэтому, как и ожидали ученые, подопытные животные вращали глаза так, чтобы ближайший к источнику рабдом направлялся на него под оптимальным для восприятия углом. Оценив ориентацию микроворсинок для различной поляризации излучения от источника или фона, авторы показали, что таким образом раки добиваются максимальной контрастности предмета. Более того, им удалось предсказывать ориентацию глаз в зависимости от стимула.

Схематичное изображение рабдомов двух полусфер глаза ротоногого рака. Слева ориентация оптимальна для восприятия света поляризованного в плоскости, обозначенной красной стрелкой; справа – ориентация хуже. Ilse Daly et al., 2016

Авторы отмечают, что смещение ориентации микроворсинок в разных полушариях глаза на 45° облегчает и ускоряет движения глаз: каким бы ни был угол поляризации, они сориентируются на него, повернувшись не более чем на 22,5°. При этом известно, что глаза ротоногих могут вращаться вокруг своей оси в пределах более 90°. По словам ученых, эта особенность остается загадочной: возможно, при необходимости она обеспечивает животным бинокулярное зрение или усиливает способности различать цвета.

Автор: Роман Фишман