Zrak pro rozhraní dvou světů  
Naše oči vidí ostře svět obklopený atmosférou. Když se však ponoříme, obraz se v důsledku většího indexu lomu světla rozmazává, k čemuž přispívá případné zakalení vody, protože zvyšuje rozptyl a snižuje průhlednost. Naopak, zrak ryby je uzpůsoben na vodní prostředí a v atmosféře se mu ztrácí ostrost. Jak se na svůj způsob života adaptovaly druhy, které ho tráví právě na rozhraní voda – vzduch a potřebují zřetelně vidět nad i pod sebe?

 

Zvětšit obrázek
Hladinovka čtyřoká - Anableps anableps ("four-eyed fish"). Kredit: Alan Wolf, University of British Columbia

Čtyřoká ryba
Před pár dny proletěla internetem zpráva o hladinovce čtyřoké (Anableps anableps), asi 15 až 30centimetrové rybě, která patří mezi běžné obyvatele brakických (poloslaných) vod severní a východní části Jižní Ameriky. V deltách řek s bahnitými břehy porostlými mangrovy, kde dvakrát do dne hladina kolísá vlivem mořského přílivu, loví hlavně topící se hmyz, ale nepohrdne sladkovodním planktonem, různými drobnými bezobratlými nebo i malými rybkami. Hladinovka, jak napovídá její rodové jméno, se zdržuje u hladiny tak těsně, až jí nad ni vrchní část těla mírně vyčnívá (viz video). To platí i pro vystouplé oči, které způsob života na rozhraní dvou opticky rozdílných prostředí obdařil zajímavými inovacemi pro simultánní vidění ve vzduchu jejich horní polovinou a ve vodě tou spodní. Obě části horizontálně rozděluje pás epiteliální tkáně. Oko má dvě zornice a dvě rohovky, z nichž ta horní je tlustší a obsahuje glykogen chránící ji před vysoušením a UV paprsky. Eliptická čočka je jedna, společná pro obě poloviny, ale její horní část je zploštěná více, čímž se podobá lidské a spodní je zakřivená jako u většiny ryb. I sítnice je jedna, ale také dělená na dvě části.

Zvětšit obrázek
Oko hladinovky. Kredit: Appalachian State University

 

Gregory L. Owens, doktorand na Universitě v Britské Kolumbii při studiu exprese genů pro různé opsiny rozhodující o tom, jaký typ specifické bílkoviny reagující na světlo se produkuje v těch-kterých světločivných buňkách, zjistil, že sítnice horní části oka pro vidění ve vzduchu obsahuje více čípků, jejichž maximum citlivosti je v oblasti zeleného světla, zatímco převaha čípků spodní ponořené části nejlépe vnímá žlutou barvu. Samozřejmě oko hladinovky má i jiné typy čípků, které umožňují obraz v rozsahu od ultrafialového záření po modrou barvu. Podle Owensova školitele Johna Taylora jde o hezký příklad adaptace podmíněné duplikací genů, kde náhodné mutace u nových kopií podlehly selekčnímu tlaku a vytvořily novou část oka přizpůsobenou jiným podmínkám. Tak vzniklo dělené oko s vlastnostmi bifokálních brýlí. Bylo by nepochybně zajímavé vědět, jak se v ne příliš sofistikovaném rybím mozku obraz z jeho dvou částí skládá. Vynikající snímek oka hladinovky nabízí galerie různých vývojových forem zraku na stránkách časopisu Nature – snímek č. 11.

 


Zvětšit obrázek
Vírník obecný (Gyrinus natator)

 

Čtyřoký brouček
Ale v podstatě stejnou otázku na zpracování optického signálu z dvou různých částí oka si můžeme položit i v případě jednoho z našich relativně běžných broučků – vírníka (rod Gyrinus). Kdo chodí po přírodě s otevřenýma zvídavýma očima, objeví ho ve stojatých vodách rybníků, jezer, jezírek a někdy i větších bažin. Jako asi půlcentimetrová tečka překvapivě hbitě plave po hladině, pátrajíc po menším hmyzu, hlavně, což je potěšitelné, po larvách komárů. Vidět celou skupinku vírníků je vskutku zážitek. Každý jedinec rychle klouže po vodním povrchu, chaoticky, bez jakéhokoli přibrzdění mění směr nebo se na místě otočí. Připomíná tak počítačovou simulaci náhodného pohybu. Umožňuje mu to střední a zadní pár nohou proměněných v malá, lehce ovladatelná „pádla“ se dvěma klouby. Díky nim předvádí i perfektní potápěčský styl, přičemž si stejně jako například vodní pavouci vozí sebou zásobu vzduchu v bublině zachycené na krátkém, jemně ochlupeném výčnělku na konci zadečku. Když k těmto danostem přičítáme chemickou obranu proti predátorům a schopnost létat, jde vskutku o obdivuhodnou miniaturizaci „zařízení“ s mnoha funkcemi. Navíc má, na rozdíl od hladinovky čtyřoké, vskutku čtyři oči, protože podobně jako ona většinu života tráví na rozhraní opticky odlišných prostředí. I jeho zrak evoluce tlačila do adaptace na ostré vidění nad i pod hladinou. U hmyzu však nebyla limitována jedním párem očí. Jak se jí to povedlo, můžete posoudit na detailních makrosnímcích na stránce Photomacrography, nebo na snímku z elektronového mikroskopu.


Kliknutím na následující obrázek se otevře stránka s videem:

 


Hladinovka není jedinou čtyřokou rybou
Vraťme se ale do podvodního světa ryb. V této počtem a rozmanitostí druhů obrovské skupině obratlovců nalezneme několik zástupců, kteří mají z nějakých adaptačních důvodů dělené oči. Podobně jako u hladinovky se na vidění ve vzduchu i vodě uzpůsobil zrak středoamerické ryby Dialommus macrocephalus (také Mnierpes macrocephalus) a galapážské Dialommus fuscus.


Jestli jste již klikli na zmíněnou galerii očí časopisu Nature, jistě jste si ji prohlédli celou. Hned po hladinovce na 12. snímku následuje další fantaskně vyhlížející rybí hlava s prapodivným zrakem. Patří strašíkovi velkému (Bathylychnops) s průhlednou kůží, žijícímu v hloubkách od 200 do 1000 metrů v severních oblastech Tichého oceánu. Také se o něm mluví jako o čtyřoké rybě, i když opět má jenom jeden pár očí. Na rozdíl od hladinovky se oko strašíka rozdělilo do dvou zvláštních výčnělků, z nichž každý má samostatnou čočku i sítnici. Obě části jsou však určeny na vidění pod vodou, i když bychom v nich asi našli nejen tvarové rozdíly. Představují totiž evoluční řešení, které by mělo zvýšit bezpečnost ve středních hloubkách, kde číhá nebezpečí zespodu i svrchu - čili z oblastí s jinými světelnými podmínkami.
Strašík je příbuzný rybě Macropinna microstoma s překvapivě řešeným zrakem ve tvaru jakýchsi soudků v průzračné hlavě. Jí se věnuje článek Macropinna microstoma - ryba s průhlednou hlavou.

 


Zdroj: University of British Columbia News, Wikipedia a i.

Datum: 26.07.2011 13:56
Tisk článku

Vlčie oko - Pennac Daniel
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 290 Kč
cena: 272 Kč
Vlčie oko
Pennac Daniel

Diskuze:

Lom světla

Xavier Vomáčka,2011-07-27 11:52:06

Věta v prvním odstavci "Když se však ponoříme, obraz se rozmazává a to tím víc, čím je voda kalnější." je trošku zavádějící, lidské oko bude vidět neostře i v ultračisté vodě, to co způsobuje rozmazání je jiný poměr indexu lomů vzduch/oko vs. voda/oko.

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2011-07-27 12:07:41

Vy máte pocit, že věta:
"Když se však ponoříme, obraz se rozmazává a to tím víc, čím je voda kalnější."
říká, že v ultračisté vodě naše oko vidí ostře?
Vždyť celá článek mluví o opticky různých prostředích... vždyť je tam i zmínka, že ryby mají kvůli tomu čočku s větší křivostí.

Odpovědět


Xavier Vomáčka,2011-07-27 13:11:17

Narážel jsem jen na ten první odstavec, kde je podle mého skromného názoru je irelevatní uvádět zakalení vody jako úvod k popisu optické konstrukce rybího oka.

Odpovědět

Gyrinus

Milan Boukal,2011-07-27 11:45:30

Gyrinus natator rozhodně není ve střední Evropě "běžný brouček"... Autorka měla na mysli spíše druh Gyrinus substriatus...
viz: http://www.entu.cas.cz/boukal/reprints/Catalogue_water_beetles_CZ.pdf

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2011-07-27 12:50:41

ano, máte pravdu.
Když v přírodě vidím vírníka, jak rozeznám běžnější druh G. substriatus od zřídkavějšího G. natator?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace