Физика в мире животных: кубомедузы и их глаза

Tripedalia cystophora. Источник: DOI ^[1]:10.1371/journal.pone.0098870

Многие из нас считают медуз примитивнейшими существами, которые не слишком отличаются по сложности строения от слизи, на которую они похожи. Но это не совсем так. Медузы — неплохо организованные существа, их множество видов, среди которых встречаются просто удивительные создания. Например, португальский кораблик ^[2] — этот вид эволюционировал долгое время, прежде, чем принять современную форму. Правда, кораблик — это не совсем медуза, а вид колониальных гидроидных из отряда сифонофор, колония которого состоит из полипоидных и медузоидных особей. Ученым известны и гигантские медузы, появление которых поблизости вызывает трепет у человека.

Но есть еще более удивительный вид медуз, который, на первый взгляд, ничем особенным не отличается. Речь идет о кубомедузах. Достаточно внимательно присмотреться, и сразу станет понятно, что даже поведение этой медузы отличается от поведения прочих книдарий ^[3]. А один из органов и вовсе радикально отличается от всего, чем могут похвастаться прочие виды этих живых организмов.

Кубомедузы, или коробкообразные медузы плавают особенным образом. В воде их поведение очень активно, оно больше напоминает поведение рыб, чем медуз. Речь идет как о целенаправленном движении в определенную сторону, так и о проявлении быстрой реакции на определенные раздражители. Это небольшая группа книдарий, которая включает около 20 видов, населяющих тропические и тёплые умеренные моря с океанической солёностью.

Строение колокола

При внимательном рассмотрении становится понятно, в чем тут дело. Их отличает форма колокола, имеющая в сечении прямоугольную форму. Внутреннее пространство ограничено лишь мускулистой складкой края колокола. Движение медузы обуславливается быстрым сокращением мускулатуры колокола, в результате чего из-под купола выбрасывается довольно много воды мощной струей, которая и толкает медузу в противоположную сторону. Интересно то, что мускулатура колокола позволяет не только усиливать реактивную струю, но и направлять ее в разные стороны.

Глаза медуз

Но интереснее всего даже не принцип реактивного движения этих медуз, а их сенсорный аппарат. Дело в том, что каждая из четырех сторон купола «оснащена» сенсорным органом, который называется «ропалий». Выглядит эта система, как пучок из глаз разного размера. И это на самом деле глаза, а не просто похожие на глаза выросты. Особенно похожими на глаза высших животных у кубомедуз ^[4] выглядят два типа глаз. Ранее ученые не понимали, в чем предназначение этих органов, хотя и пытались прояснить функцию каждого. Не так давно специалисты выяснили, что это действительно глаза, хотя и несколько специфические. Дело в том, что изображение, получаемое глазом, фиксируется на сетчатке не слишком точно.

И это вряд ли недостаток, упущение природы. Дело в том, что у глаз кубомедузы имеет точный градиент показателя преломления, что позволяет медузе получать практически безаберрационное изображение. По мнению некоторых специалистов, это в очередной раз подтверждает мысль, что некоторые «изобретения» в природе появляются у самых разных видов в результате параллельной эволюции, без всякого родства видов.

У глаз медуз есть ряд характеристик, которые делают их похожими на глаза гораздо более сложноорганизованных животных и человека. Так, здесь можно выделить роговицу, хрусталики, сетчатку, пигментный слой и радужную оболочку. Хрусталики очень малы, их диаметр составляет около 0,1 мм, они симметричны. Они позволяют медузам получать хорошую «картинку» окружающего пространства, хотя, как и говорилось выше, здесь есть определенный градиент показателя преломления. Эта особенность медуз обусловлена необычной плотностью упаковки специальных кристаллиновых белков.

Специалисты считают, что особенность фокусировки глаз медуз позволяет им убирать мелкие элементы изображения с сетчатки. Такой механизм, порой, встречается в зрительном аппарате насекомых. Возможно, коробкообразные медузы видят крупные неподвижные или малоподвижные структуры, но не видят мелкие частицы, идущие мимо них с течением. К сожалению, сейчас достоверно неизвестно, каким образом обрабатывается у медуз изображение, получаемое при помощи таких глаз.

Источник: Nature ^[5]

Вполне возможно, говорят ученые, что информация обрабатывается уже в глазу, вследствие чего животному не нужен сложный мозг ^[6]. У коробкообразных медуз сложная обработка информации выполняется раньше, чем в большинстве зрительных систем. У таких животных — четыре разные типа глаз, скорее всего, каждый тип выполняет определенную функцию. Это, как утверждают ученые, один из самых ранних примеров эволюции зрительных систем животных. Глаза медуз, несмотря на сложность, не универсальны, а выполняют специфические задачи, этим животным не нужна высокая зрительная активность, как у высших животных.

Сьюзан Милиус ^[7] (Susan Milius) в одной из своих работ, опубликованных в журнале Science News говорит о том, что глаза коробкообразных медуз, головоногих моллюсков и позвоночных животных, насколько можно судить, появились независимо друг от друга. Как и говорилось выше, это — отличный пример параллельной эволюции.

Автор: marks

Источник ^[8]