Unikátní naleziště z dob kambrické exploze
Emu hnědý je největším původním ptákem Austrálie. Podle něho je pojmenovaná i zátoka Emu Bay na severním pobřeží Klokaního ostrova (Kangaroo Island) u jižního pobřeží kontinentu. Emu Bay je paleontologům známá díky břidlicím starým asi 515 až 520 milionů let, v nichž se dobře zachovaly otisky a zkameněliny mořských živočichů z období kambrické exploze. Horniny jsou o 10 miliónů let starší, než proslulé Burgesské břidlice (Burgess Shales) z kanadské části Skalistých hor.
Ve včerejším vydání známého přírodovědného časopisu Nature šestičlenný australsko-britsko-španělský tým vedený paleontology z Jihoaustralského muzea a University v Adelaide představuje z evolučního hlediska unikátní nález právě z jílovitých břidlic z Emu Bay – fosilii složeného oka z doby před půl miliardou, přesněji před 515 miliony let. Samozřejmě nejde o nejstarší nalezené fosilizované oko, to je o několik miliónů let starší, ale také pochází z kambria. Nový objev však překvapuje komplexností. Jde o oko složené z více než tří tisíců úzkých dlouhých kuželovitých jednotek – ommatidií.
Složené oči raků, krabů, hmyzu...
Když si vzpomeneme na učebnicový příklad složeného oka, na oko mouchy, každé jeho ommatidium napojené na centrální nervovou soustavu jedním zrakovým nervem obsahuje osm fotoreceptorových buněk, čtyři čípky, několik typů světločivých pigmentů, průhledný krystalický kónus, který paprsky světla soustředěné vrchní vrstvou rohovky, jež působí jako nepružná čočka, odklání podle vlnových délek k světločivým buňkám sítnice. Kónus tak působí jako malý optický hranol. Samozřejmě, že u současných členovců, k nimž patří například hmyz, korýši, stonožky, ale mezi které řadíme i pradávné trilobity, si za stovky milionů let vyvinuly různé formy těchto ommatidií. Jejich počet se u jednoho oka povětšinou počítá na tisíce. Ale malá drosofila jich má jenom 700 až 800, zatímco v nádherném velkém oku vážky je jich až 28 000. Mouchy s 3 až 4 tisíci ommatidii představují jakýsi průměrný standard.
Čím větší počet těchto úzkých kónusových jednotek složené oko tvoří, tím ostřejší obraz poskytuje. Jenže aby bylo ommatidium funkční, nemůže být jeho průměr příliš malý. Proto je ve hře jistá optimalizace. Samozřejmě, že z jednoho ommatidia obraz nezískáte, je to v podstatě pixel na čipu. Představa, že složené oko vidí tisíce malých stejných obrázků je velmi mylná, fyzikálně i fyziologicky nepřípustná. I při velkém složeném oku je to naše komorové z hlediska rozlišovací schopnosti lepším řešením. Detaily, které rozeznáme na vzdálenost několika metrů, včela odliší až když je na necelý půl metr blízko.
O tom, jak je schopnost vidět pro přežití důležitá, svědčí i fakt, že mnoho ve dne aktivních hmyzích druhů má kromě složených očí ještě další malá jednoduchá očka reagující jenom na změnu světla, tedy stín možného predátora. Například luční kobylky mají taková tři.
Pigmenty a čípky v ommatidiích umožňují vnímat některé barvy – včela rozeznává nejlépe odstíny žluté a modré, ale vnímá i blízké ultrafialové záření. Předpokládá se, že hmyz nerozlišuje červenou. Není ale od věci si uvědomit, že pojmy „žlutá“, „modrá“, „zelená“, „červená“… odrážejí náš vlastní, doslova soukromý vjem, který nabízí mozek jako výsledek interpretace nějaké vlnové délky okem zaregistrovaného elektromagnetického záření. Je otázkou, jestli se nám někdy podaří zjistit, jak přesně vidí jiné druhy živočichů fotony s odlišnou energií.
Oko na kambrium překvapivě dokonalé
Tato krátká exkurze na hodinu středoškolské biologie snad poslouží k tomu, aby informace o oku, jehož vzácně dokonalou zkamenělinu paleontologové ve vrstvách kambrických mořských jílovců objevili, byly srozumitelnější. Žel, nenašli stopy po jiných částech těla příslušného mořského členovce, takže se neví, jaký živočich již před 515 miliony let měl tak vyvinutý zrak. Jeho oko se totiž skládalo z asi 3 000 ommatidií a vědci podle různé velikosti jejich povrchových šestihranných rohovkových čoček předpokládají, že oblast hledící dopředu poskytovala zřetelnější obraz. V ní mají čočky průměr až 150 mikrometrů, zatímco směrem k postranním částem tato hodnota klesá na 80 mikrometrů, dokonce u samého okraje až na 60 mikronů. Tam ale kvalita fosilie neumožňuje získat stoprocentně hodnověrné údaje. Objevitelé na základě podrobných analýz uvažují i o tvaru oka a myslí si, že jeho přední část s většími ommatidiemi byla v porovnání s těmi bočními zploštělejší.
Podle současných poznatků si evoluce našla cestu jak vnímat světlo někdy na počátku kambria, před 540 miliony let. Z rychlého vývoje zraku, kdy za „pouhých“ 25 milionů let se objevilo takto sofistikované složené oko, je vidět, o jak důležitý a pro život výhodný vynález šlo. I když se neví, jaké kambrické mořské potvůrce se vyvinul, autoři práce předpokládají, že šlo o úspěšného ostrozrakého predátora. V doplňkových informacích k hlavnímu článku uvádějí přehlednou tabulku, v níž porovnávají parametry oka z nalezené fosilie s doposud známými údaji o různých druzích trilobitů i dvou prahistorických korýšů z rozdílných období kambria a pozdějšího ordoviku. Jako kambrium se označuje první epocha prvohor, období před 542 až 488 miliony let. Když si zmíněnou tabulku prohlédnete, jistě vás překvapí, že neznámý živočich by počtem ommatidií ve svém oku trumfl i o 30 – 40 milionů let mladší druhy trilobitů. Dokonce i dnešní živé fosilie – ostrorepy s asi jedním tisícem ommatidií.
Zdroj: Nature 30. 6. 2011
Diskuze:
