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.

Кроме глаз, на мантии моллюска расположены и другие элементы. Например, выросты, похожие на зубы. На самом деле, это мягкие отростки, которые играют роль сенсоров. Эти отростки вместе с глазами составляют «систему безопасности» моллюска. Малейшее движение воды, и раковина захлопывается. Кроме того, они же играют роль фильтра, отсеивая попадание внутрь раковины частиц песка или других материалов.

Создание, изображенное на фотографии, - это , называемый гребешком. Присмотритесь к фотографии. Заметили ли вы маленькие яркие точки, размещенные вдоль краев животного? Удивились бы вы, если бы вам сказали, что эти голубые точечки являются глазами?

Как бы удивительно это не было, но каждая из синих точек является настоящим глазом, принадлежащим созданию на фотографии. Эти глаза, чей размер составляет всего 1 мм, позволяют животному убегать от своих врагов.

Каждый из этих крошечных глаз гребешка имеет свой собственный хрусталик и сетчатку. Хрусталики этих глаз служат для сбора и фокусировки света. И все же, этим созданиям не достает зрительного центра в их мозгу. Другими словами, образы, фокусируемые их глазами, не видны в их мозгу так, как видят нормальные глаза. Ученые, изучающие этого моллюска, предполагают, что эти удивительные глаза не могут формировать изображение. Для чего же тогда они предназначены?

Гребешки используют их для отличения света от темноты, получая, таким образом, возможность передвигаться с песчаных мест к зеленым. Более того, их крошечные глаза достаточно чувствительны, чтобы позволить гребешкам распознавать движения, происходящие вокруг них. Используя эту ценную способность, гребешок может убегать от хищников.

Около 60 маленьких ярких синих глаз расположены вряд вдоль края мантии моллюска для улавливания движений, света и темноты. Гребешок может легко отрастить заново любой потерянный или поврежденный глаз. Хотя эти глаза и не могут, возможно, формировать четкие изображения, но способность замечать объекты, двигающиеся со скоростью одного из хищников, позволяет моллюску спасать свою ракушку, быстро закрывая ее или уплывая.

Гребешки имеют удивительную черту, отсутствующую у других моллюсков - способность плавать, продвигая себя от опасности посредством сокращения мощных мышц и "хлопая" затворками раковины, выталкивая воду через отверстия на обоих сторонах замка раковины. Они могут двигаться вперед и назад, делать повороты, выравнивать свое положение. Гребешки плывут особенно быстро, когда сталкиваются с хищником. В других случаях, когда им ничего не угрожает, эти моллюски довольно неподвижно сидят на дне моря и питаются, отфильтровывая микроорганизмы из воды.

Многочисленные мясистые щупики выходят из мантии, на этой фотографии их вид напоминает, скорее, грозные зубы. Но в реальной жизни они играют роль чувствительных антенн, помогая гребешку распознавать опасность и инициировать захлопывание ракушки. Они служат чем-то наподобие сита, предотвращая попадание внутрь крупных частиц.

Мясистая мантия, покрывающая ракушку гребешка, огораживает внутреннее пространство (мантийная полость), где находятся жабры и висцеральная масса. Движение микроскопических волосков (реснички) на жабрах создает водные течения. Вода движется через мантийную полость вдоль жабр, принося кислород и микроскопические питательные частички. Питательные частички, пойманные на поверхности жабр, транспортируются волосками ко рту.

Florida"s Fabulous Seashells, World Publications, FL, 1999, p. 15.

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.

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.