А это как смотреть...

У примитивных морских обитателей, живущих вот уже около 1 млрд лет в водных толщах, нет глаз в нашем понимании этого слова. Лишь много позже в процессе эволюции появляются два привычных для нас типа органов зрения: глаза фасеточные и «бокаловидные» с сетчаткой на дне полости, заполненной стекловидным телом.

Фасеточные глаза – это множество омматидиев, каждый со своей отдельной линзочкой, которая фокусирует свет на окончание нервного волокна. Появляются они у ракообразных и особое развитие получают у насекомых (вспомните гигантские полусферы глаз у стрекоз). Такие глаза строят мозаичное изображение, а мозг обладателей фасеточных глаз определенным образом «интегрирует» картинку.

Наш глаз принципиально отличается по своему строению и функции. Во-первых, в нем лишь одна линза в виде хрусталика. Правда, у некоторых рыбок, ведущих приповерхностный образ жизни и охотящихся на насекомых, летающих над водой, хрусталик способен фокусировать свет как в воздушной среде, так и водной. Мы же, погружаясь в водную стихию, видим все размытым и нерезким, поскольку преломление света в воде почти такое же, как в хрусталике.

Хрусталик фокусирует световые лучи на сетчатке. Она вогнута, подобно отражателю автомобильной фары, что позволяет нам видеть не только то, что прямо перед нами, но и часть окружающего пространства. Это называется полем зрения. Перекрытие полей зрения обоих глаз (бинокулярное зрение) позволяет нам видеть объемно.

Сама сетчатка представляет собой совокупность фоточувствительных нейронов, или фоторецепторов – палочек и колбочек. Палочки более светочувствительны, но не различают цветов; колбочки чувствительны к цветам, но менее чувствительны к освещенности. Интеграция импульсов от фотонейронов начинается в самой сетчатке, так что в мозг поступает уже частично обработанный сигнал. Завершение обработки сигналов, построение изображения и его распознавание происходит в коре затылочных полюсов полушарий головного мозга.

Если центральный биокомпьютер не справляется с процессингом всей поступающей информации, возникают различные расстройства зрения. Таково, например, расстройство зрения унилатеральный неглект, или игнорирование одной стороны, когда, имея нормальные глаза, человек видит лишь половину циферблата часов или дерево, у которого ветки растут лишь справа или слева.

Но вернемся к строению светочувствительных органов у примитивных морских обитателей.

Змеехвостки К классу офиур, или змеехвосток (тип Иглокожие), относятся, например, Ophiocoma wendtii, которые прячутся от своих врагов в узких расщелинах и под камнями. Они «видят» тени при дневном свете с расстояния в несколько сантиметров. При смене дня и ночи эти животные меняют окраску: днем бурая окраска позволяет им сливаться с фоном – дном, а вечером они превращаются в «зебр», покрываясь полосами черного и серого цвета.

Змеехвостки

Их наружный скелет – известковый, т.е. образован соединениями кальция. Электронный микроскоп позволил разглядеть миниатюрные (размером 10–15 мкм) линзочки из минерала кальцита, которые фокусируют свет на расстоянии 5 мкм внутри телесного угла 10–15°. Яркость света, сфокусированного на фоторезистентной подложке, используемой при изготовлении полупроводниковых интегральных схем, в 50 раз превысила яркость света на внешней поверхности линзы.

Каждая линза фокусирует свет на пучок нервных волокон с фоторецепторами, которые, конечно же, намного примитивнее наших. Удалось записать электрические сигналы фоторецепторов, которые генерируются в ответ на «пробегание» тени – модель появления хищника в естественных условиях.

Такое множество линз вряд ли позволяет строить мозаичное изображение, как это делает глаз насекомых. Кроме того, все линзы работают только при падении света под определенным углом, чаще всего сверху, откуда офиуре и грозит опасность. А если враг приближается сбоку? Для этого у змеехвостки пять лучей.

Микрофотография костной структуры щупалец змеехвосток

Человек еще не научился делать микролинзы с такой светосилой и разрешающей способностью. Разгадка «ноу-хау» офиур поможет разработке миниатюрных высокочувствительных сенсоров для производства микрооптических узлов и схем.

По материалам журнала.Nature