La parola "capesante" di solito evoca un muscolo adduttore rotondo e succoso, una prelibatezza da pesce. Quindi non è noto che le capesante abbiano fino a 200 piccoli occhi lungo il bordo del mantello che riveste le loro conchiglie. Le complessità di questi occhi da mollusco vengono ancora svelate. Un nuovo studio pubblicato su Current Biology rivela che gli occhi di capesante hanno pupille che si dilatano e si contraggono in risposta alla luce, rendendole molto più dinamiche di quanto si credesse in precedenza.
"È sorprendente quanto stiamo scoprendo quanto siano complessi e funzionali questi occhi da capesante", afferma Todd Oakley, un biologo evoluzionista dell'Università della California, Santa Barbara.
L'ottica degli occhi di capesante è impostata in modo molto diverso rispetto ai nostri organi oculari. Quando la luce penetra nell'occhio di capesante, passa attraverso la pupilla, una lente, due retine (distale e prossimale), quindi raggiunge uno specchio fatto di cristalli di guanina nella parte posteriore dell'occhio. Lo specchio curvo riflette la luce sulla superficie interna delle retine, dove i segnali neurali vengono generati e inviati a un piccolo ganglio viscerale o a un gruppo di cellule nervose, il cui compito principale è controllare l'intestino e il muscolo adduttore della capesante. La struttura dell'occhio di una capesante è simile ai sistemi ottici presenti nei telescopi avanzati.
Per molti anni, la fisica e l'ottica dell'occhio di capesante hanno posto un problema imbarazzante. "La retina principale nell'occhio riceve una luce quasi completamente sfocata perché è troppo vicina allo specchio", afferma Dan Speiser, uno scienziato della visione presso l'Università della Carolina del Sud e l'autore senior del nuovo studio. In altre parole, qualsiasi immagine sulla retina prossimale sarebbe sfocata e sfocata. "Mi sembra così irragionevole", dice Speiser.
Il nuovo studio fa luce su questo mistero. I ricercatori hanno scoperto che gli alunni con capesante sono in grado di aprire e contrarsi, anche se le loro risposte pupillari non sono veloci come le nostre. Il diametro della pupilla di una capesante cambia al massimo di circa il 50 percento e la dilatazione o la contrazione possono richiedere diversi minuti. I loro occhi non hanno iridi come i nostri occhi, e invece, le cellule della cornea cambiano forma passando da sottili e piatte ad alte e lunghe. Queste contrazioni possono cambiare la curvatura della cornea stessa, aprendo la possibilità che l'occhio di capesante possa cambiare forma e rispondere alla luce in un modo che permetta di formare immagini più nitide sulla retina prossimale.
"Cambia davvero la capacità di quell'occhio e, in definitiva, l'organismo di essere in grado di avere il tipo di risoluzione per vedere il suo ambiente", afferma Jeanne Serb, una scienziata della Iowa State University.
Ora, Speiser sta lavorando per capire se le capesante sono in grado di cambiare la curvatura dello specchio e dell'occhio nel suo insieme, il che gli consentirebbe di regolare ulteriormente la messa a fuoco dell'immagine. "Le strutture dinamiche degli occhi aprono nuove possibilità per quello che puoi fare con un occhio a specchio come questo", dice Speiser.
Gli specchi adattivi non sono l'unico mistero dell'occhio di capesante. "Si scopre che gli occhi di capesante hanno tre volte più opsine di noi", afferma Serb. Le opsine sono proteine sensibili alla luce che si trovano nelle cellule dei fotorecettori della retina che mediano la conversione della luce in segnali elettrochimici. Gli scienziati non sanno se tutte e 12 le opsine di capesante sono espresse in ogni singolo occhio di capesante o se gli occhi si specializzano in canali diversi dello spettro visivo. Alcune opsine possono essere espresse nella retina prossimale mentre altre sono nella retina distale.
La squadra serba dello Iowa State studia le opsine in capesante, vongole e altri animali. I bivalvi - molluschi che vivono all'interno di due gusci a coppa corrispondenti collegati da una cerniera - hanno sviluppato più volte una forma di occhio. Alcune vongole hanno persino occhi composti, o occhi con più unità visive, sebbene differiscano dagli occhi composti più noti degli insetti. Studiando le diverse opsine al di fuori degli animali, i serbi possono misurare il loro assorbimento e alla fine capire come funzionano nei diversi animali.
Probabilmente gli occhi si sono evoluti almeno 50 o 60 volte in tutti gli animali e, in molti casi, le basi molecolari della visione - le proteine che traducono i segnali di luce in segnali elettrici - variano abbastanza. “La grande domanda evolutiva per me è: come si evolvono queste proteine per campionare la luce? E poi, come viene specificato ai diversi tipi di ambienti di luce in cui gli animali possono verificarsi? ”Chiede serbo. Crede che le opsine, nella maggior parte dei casi, vengano riproposte da qualche altra funzione all'interno dell'animale per essere utilizzate negli occhi.
Sebbene vi sia una varietà di morfologie oculari e di fotorecettori tra gli animali, i mattoni - i geni che controllano lo sviluppo dell'occhio - sono notevolmente simili. Ad esempio, Pax6 è un gene dello sviluppo che è fondamentale per lo sviluppo degli occhi nei mammiferi e svolge un ruolo simile nello sviluppo degli occhi di capesante. In un recente studio prestampato, Andrew Swafford e Oakley sostengono che queste somiglianze ritengono che molti tipi di occhi potrebbero essersi evoluti in risposta allo stress indotto dalla luce. Il danno ultravioletto provoca specifici cambiamenti molecolari da cui un organismo deve proteggere.
"È stato così sorprendente che di volta in volta, tutti questi componenti che vengono utilizzati per costruire gli occhi, e anche utilizzati nella visione, hanno queste funzioni protettive", afferma Oakley. Nella profonda storia di questi componenti ci sono tratti genetici che innescano le risposte allo stress indotto dalla luce, come riparare i danni dalle radiazioni UV o rilevare i sottoprodotti dei danni UV. Una volta che la suite di geni coinvolti nel rilevamento e nella risposta ai danni UV viene espressa insieme, allora può essere solo una questione di combinare quelle parti in un nuovo modo che ti dà un occhio, i ricercatori suggeriscono.
"Il fattore di stress può mettere insieme questi componenti forse per la prima volta", afferma Swafford. “E così le origini delle interazioni tra questi diversi componenti che portano alla visione sono più attribuibili a questo fattore di stress. E poi, una volta che i componenti sono presenti, siano essi pigmenti o fotorecettori o cellule lente, la selezione naturale agisce per elaborarli negli occhi. "
Comunque siano stati realizzati, gli occhi di capesante hanno alcune funzionalità impressionanti, deformando i loro specchi interni per mettere a fuoco la luce come un telescopio. Quindi la prossima volta che ti piacciono le capesante all'aglio, cerca di non immaginare i molluschi che ti fissano.
