Гребешок Pecten принадлежит к двухстворчатым или пластинчатожаберным моллюскам и является близким родственником устрицы. Однако, в отличие от других двухстворок гребешок активно плавает - он двигается реактивно, схлопывая свои створки. Хотя у некоторых других двухстворчатых моллюсков развились глаза, но это не более чем глазки. Сердцевидка Cardium edulis, например, имеет около 60 маленьких фоторецепторных глазков не более 50 мкм в диаметре, содержащих 12 - 20 фоторецепторных клеток ресничного типа. Гребешок Pecten имеет 100 удивительных глаз по периметру мантии ( рис. 14.10). Глаз гребешка привлекает пристальное внимание ученых уже более столетия. Разрез этого глаза показан на рис. 14.11 , он имеет выраженную роговицу, клеточный хрусталик, стекловидное тело и, наиболее интригующее, - две сетчатки. Каждая сетчатка содержит около 500 000 фоторецепторных клеток. В равной степени интригует наличие отражающего зеркальца за проксимальной сетчаткой (интересно, что отражатель обнаружен и в маленьком глазу сердцевидки Cardium). Зеркальце состоит из перемежающихся слоев цитоплазмы и кристаллов гуанина и формирует изображение на дистальной сетчатке. Функция проксимальной сетчатки неясна, поскольку хрусталик недостаточно мощен, чтобы сформировать на ней изображение. Возможно, она лишь реагирует на изменения интенсивности освещения. Если это так, то как и рассмотренная выше сетчатка кораблика, она чересчур сложна для выполняемой работы. Еще одно впечатляющее обстоятельство должно быть отмечено. Как указывалось выше в разделе Глаза беспозвоночных , дистальная сетчатка содержит фоторецепторы ресничного типа, которые гиперполяризуются освещением, тогда как проксимальная сетчатка содержит рабдомерные фоторецепторы, которые при освещении деполяризуются. Есть еще один заключительный момент в этой удивительной истории. Хотя ресничные фоторецепторы проксимальной сетчатки гиперполяризуются в ответ на освещение, биофизический механизм достаточно сильно отличается от такового фоторецепторов позвоночных. Вместо закрывания циклонуклеотид-зависимых Ca2+ + Na+-каналов (см. раздел Фоторецепторные клетки) ресничные фоторецепторы гребешка открывают К+-каналы . Видимо, у гребешка гиперполяризация развивалась независимо. Почему? Обязательно ли, чтобы фоторецепторы ресничного типа гиперполяризовались? Есть ли в этом глубокий смысл? Пока что на понимание этого нет и намека.

Литература: Borradaile, L. A., F. A. Potts, L. E. S. Eastham and J. T. Saunders, 1951, The Invertebrata, Cambridge: Cambridge University Press Dakin, W. J., 1928. "The eyes of Pecten, Spondylus, Amussium and allied lamellibranchs, with a short discussion on their evolution", Proceedings of the Royal Society, B, 103, 355-365 Land, M.F., 1965, "Image formation by a concave reflector in the eye of the scallop Pecten maximus", Journal of Physiology, 179, 138-153 Messenger, J. B., 1991, ibid.

Двести глаз морского гребешка устроены как телескопы. Что бы выяснить это, ученые заморозили глаза морских гребешков и рассмотрели их под микроскопом. Оказалось, что…это 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.

Эти голубые шарики, похожие на бисер,- глаза. Их может быть до 200 штук!

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).

Имеется также очень любопытное предположение, что свет, преломляясь через глазки, освещает изнутри мантийную полость и играет некоторую роль в обмене веществ, способствуя использованию световой энергии. Некоторые западные исследователи даже именуют глазки гребешков «гелиофагами», т.е. «солнцеедами».

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

В глазах гребешка есть хрусталик, два слоя сетчатки и вогнутая светоотражающая поверхность, так называемые «зеркала».

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 других источниках пишут, что одна сетчатка воспринимает повышение освещенности, другая- снижение. Мозгов у гребешка нет, поэтому он видит не как мы. Зрения ему хватает, чтобы отличить свет от тени, пустыню от зелени и заметить своего главного врага- морскую звезду. В случае опасности гребешок захлапывает створки или убегает.

У морского гребешка есть механизм, усиливающий чувствительность каждого глаза при недостаточной освещенности. Гребешки легко восстанавливают утраченный или раненый глаз.

Многочисленные мясистые щупальца простираются от мантии, и выглядят угрожающие как зубы. Эти щупальца играют сенсорную роль, помогая предупреждать гребешка об опасности, и они служат своего рода ситом для предотвращения попадания крупных частиц в мантийную полость.

В Черном море живет лишь один черноморский гребешок Chlamys (Flexopecten) glaber ponticus — подвид средиземноморского гребешка. Его небольшая (до 5 см) раковина, ярко окрашенная в желтый, розовый и другие цвета, с небольшим количеством ребер, известна всем, кто бывал на берегах Черного моря. Черноморский гребешок обитает на глубине 50—60 м, главным образом в биоценозе ракушечника, вместе с венусами, тапесами, модиолами и сердцевидками.

У большого гребешка около 100 простых глазок, хотя их число непостоянно даже в пределах одного вида. Глазки расположены в 2 ряда по средней складке мантийного края словно бусы на ниточке.

Морские гребешки имеют до 100 простых глаз.

Голубые глаза гребешка крупным планом (фото B. Capman)

Эти фоторецепторы помогают гребешку избегать хищников и ориентироваться при плавании.

Имеется также очень любопытное предположение, что свет, преломляясь через глазки, освещает изнутри мантийную полость и играет некоторую роль в обмене веществ, способствуя использованию световой энергии. Некоторые западные исследователи даже именуют глазки гребешков «гелиофагами», т.е. «солнцеедами».

Видео: Сказки на ночь. Сборник 1000 сказок - мультик

Когда морской гребешок кормится, лежа на дне и раскрыв створки раковины, его глаза постоянно обозревают все вокруг. Каждый глаз имеет по 2 сетчатки: одна чувствительна к повышению интенсивности света, другая - к понижению. У морского гребешка есть механизм, усиливающий чувствительность каждого глаза при недостаточной освещенности.

В отличие от мидий и сердцевидок, гребешок способен плавать, выталкивая воду из полости раковины вблизи замка. Он продвигается в направлении, в котором открываются створки.

Глазки гребешка могут видеть лишь на небольшом расстоянии, улавливая изменение интенсивности света но этого достаточно, чтобы заметить опасность и захлопнуть створки. Когда главный враг гребешков - морская звезда, приблизится почти вплотную, моллюск скачком «обращается в бегство», поочередно открывая и закрывая створки раковины и используя глаза для ориентации в воде.

В Черном море живет лишь один черноморский гребешок Chlamys (Flexopecten) glaber ponticus - подвид средиземноморского гребешка. Его небольшая (до 5 см) раковина, ярко окрашенная в желтый, розовый и другие цвета, с небольшим количеством ребер, известна всем, кто бывал на берегах Черного моря. Черноморский гребешок обитает на глубине 50-60 м, главным образом в биоценозе ракушечника, вместе с венусами, тапесами, модиолами и сердцевидками.

Гребешки легко восстанавливают утраченный или раненый глаз.

Многочисленные мясистые щупальца простираются от мантии, и выглядят угрожающие как зубы. Эти щупальца играют сенсорную роль, помогая предупреждать гребешка об опасности, и они служат своего рода ситом для предотвращения попадания крупных частиц в мантийную полость.

Шахматная доска глазами морского гребешка в зависимости от угла падения света

Оптическая система глаз морских гребешков включает в себя вогнутое зеркало, которое отражает и фокусирует свет. Ученые показали, что эти зеркала многослойные и состоят из стопок кристаллов гуанина. По мнению авторов работы, знания о природных зеркалах с такой структурой помогут улучшить технологии создания оптических приборов - например, телескопов. Также в статье, опубликованной в Science, исследователи описали модель формирования изображения в глазах моллюска

У морских гребешков - съедобных двустворчатых моллюсков - больше двух сотен глаз. Глаза расположены по краю мантии моллюска и устроены не так, как у людей. Если у нас свет фокусируется на сетчатке при помощи линзы, в роли которой выступает хрусталик, у моллюсков свет собирается при помощи вогнутого зеркального слоя. Подобное устройство глаза также характерно для глубоководных рыб и ракообразных.

Глаза морского гребешка

Benjamin A. Palmer et al / Science 2017

Сам зеркальный слой состоит из кристаллов гуанина - вещества, которое служит одним из четырех оснований в ДНК. Использование таких кристаллов в качестве оптического материала не уникально в природе - они участвуют в создании радужной расцветки панциря некоторых планктонных рачков и чешуи тропических рыб.

Несмотря на то, что о существовании зеркальных глаз у моллюсков ученым известно более двухсот лет, детальную структуру зеркального слоя удалось рассмотреть только сейчас. Исследователи из института Вейцмана в Реховоте (Израиль) при помощи криоэлектронной сканирующей микроскопии изучили ультраструктуру зеркального слоя глаза морского гребешка Pecten maximus .

Зеркало состоит из 20-30 слоев, каждый из которых сложен из точно подогнанных пластинок. Пластинки представляют из себя квадратные кристаллы шириной в микрон. Верхние слои кристаллов лежат на нижних таким образом, что образуются ровные стопки. Судя по наличию четкой структуры по всему зеркальному слою, рост кристаллов строго контролируется.

Сегментированное зеркало в глазу морского гребешка

Benjamin A. Palmer et al / Science 2017

Сетчатка у гребешков тоже устроена необычно - она двуслойная, причем верхний слой состоит из клеток, которые очень похожи на фоторецепторы млекопитающих. Ученые при помощи моделирования работы оптической системы моллюска предположили, что два слоя сетчатки играют роль в создании центрального и периферического фрагментов изображения. В зависимости от того, под каким углом на зеркало падает свет, он преимущественно фокусируется на одном из слоев.

Что интересно, оптическая система гребешка очень напоминает сегментированные зеркала, которые используются в зеркальных телескопах. Даже большие космические телескопы используют зеркала для фокусировки волн. К примеру, «Джеймса Уэбба», который должны запустить в 2018 году, состоит из 18 шестиугольных сегментов, а его диаметр составляет 6,5 метров, что почти в три раза больше, чем у телескопа «Хаббл».

Морской гребешок и его удивительные глаза

• Научно-популярное

У обычного морского гребешка - до 100 глаз. Их количество различается даже в пределах одного вида. Гребешки могут без проблем отращивать утраченные «органы зрения»

Глаза высших животных - очень сложно устроенный орган. Он прошел чрезвычайно длительный путь от простых светочувствительных клеток до той уникальной системы из огромного количества элементов, которой глаз является сегодня. Самое интересное то, что этот орган есть не только у человека или млекопитающих. Сложные глаза не раз возникали в процессе эволюции, причем некоторые из них были вовсе не мягкими, а минерализованными образованиями.

Глаза есть даже у медуз, которых считают очень простыми организмами. Точнее, у одного из видов медуз. Есть глаза и у моллюсков . Но речь сейчас не о головоногих представителях этого типа, а о более простом представителе - морском гребешке. Если внимательно присмотреться, то по краю раковины, когда она открыта, можно заметить ряд ярких точек.

Оказывается, эти точки нужны гребешку не для красоты. Они представляют собой глаза, которые дают животному возможность видеть все, что происходит вокруг и в случае опасности быстро удирать. Двустворчатый моллюск тоже может быстро передвигаться. Кстати, та самая медуза с глазами, о которой шла речь выше, вполне в состоянии двигаться целенаправленно в одном направлении и очень быстро.

Глаза морского гребешка не так просты. Каждый из них представляет собой полноценный орган со своим собственным хрусталиком и сетчаткой. Сетчатка в глазу у гребешка двухслойная, плюс есть вогнутая светоотражающая поверхность. Хрусталики глаз, как и в любом другом случае, работают в качестве линзы, которая фокусирует свет. Но здесь есть одна особенность - дело в том, что зрительного центра у этих животных нет. То есть, насколько можно судить. Гребешки не видят окружающий их мир так, как видят его другие животные с глазами и более-менее сложно развитым мозгом. Нервная система у двустворчатых разбросанно-узлового типа. У них она устроена проще, чем у брюхоногих, так что о мозге говорить не приходится.

Простые глазки, расположенные по краю мантии, есть и у представителей групп Arcoidea, Limopsoidea, Mytiloidea, Anomioidea, Ostreoidea и Limoidea. Но здесь все довольно просто: такие органы состоят из небольшого углубления, которое выстлано светочувствительными клетками и светопреломляющего хрусталика.

Тем не менее, ученые, после ряда исследований, определили, что гребешки могут отличать темные места от светлых, что позволяет им перемещаться из песчаных «пустынь» в места, где есть зелень. Плюс ко всему, эти моллюски распознают движение. Если нервная система регистрирует такое движение, гребешок сразу убегает. Это позволяет ему успешно скрываться от практически любых хищников. Конечно, есть и проворные животные, но здесь уже ничего не поделаешь. Зато от подавляющего большинства врагов гребешок может убежать. Если есть опасность, гребешок либо уплывает, либо остается на месте, захлопнув створку.

Как уже говорилось выше, моллюск умеет плавать. Это он делает, используя струю воды, которая образуется при резком закрытии створок раковины. Гребешки умеют плавать назад и вперед, а также выполнять довольно сложные маневры. Умеют они и корректировать направление своего движения. Если же никакой опасности рядом нет, то гребешки просто мирно сидят на дне моря, фильтруя воду с целью получения содержащихся в ней микроорганизмов.

Кроме умения быстро передвигаться и наличия десятков глаз, гребешок мало чем отличается от класса двустворчатых (или пластинчатожаберных). К этим моллюскам относятся и устрицы с мидиями. Большинство представителей класса имеют сильно развитые пластинчатые жабры (ктенидии), выполняющие не только дыхательную функцию, но и роль фильтров для отцеживания пищевых частиц из воды, поэтому по типу питания двустворчатые - преимущественно фильтраторы.

Впервые эти моллюски появились около 500 миллионов лет назад. Сейчас общее число видов двустворчатых составляет примерно 9200. Они входят в 1260 родов 106 семейств.

Всего у морского гребешка насчитывается около шести десятков ярких синих глаз, которые располагаются вдоль края мантии животного. Глаза расположены в ряд. В случае утери какого-либо из органов зрения гребешок без проблем отращивает новый. В этом его отличие от большинства более сложно организованных животных. Если конечности могут регенерировать даже гораздо более сложные животные, нежели гребешок, то с глазами этот прием не проходит.