Исследователи из Кельна, Таллина и Эдинбурга обнаружили, что сложные глаза современных членистоногих устроены почти так же, как и у их предков 500 миллионов лет назад. Исследовательская группа изучила ископаемых трилобитов. Однако у этих членистоногих отсутствовали хрусталики современных сложных глаз. Зоолог д-р Бриджит Шонеманн и ее коллеги опубликовали результаты своего исследования в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Доктору Бриджит Шенеманн (Кёльнский университет) и ее коллегам Хелье Пярнасте (Таллинн, Эстония) и Юану Кларксону (Эдинбург, Шотландия) удалось разгадать структуру и функционирование древнейшего из известных сложных глаз. Исследователи использовали исключительно хорошо сохранившийся ископаемый трилобит (Schmidtiellus reetae), возраст которого превышает полмиллиарда лет, демонстрируя клеточную структуру сложного глаза. Он не только показывает, как был устроен этот глаз, но также показывает его функционирование, производительность и то, чем он отличается от современных сложных глаз. Результаты показывают, что современные сложные глаза работают поразительно похоже на то, что было полмиллиарда лет назад. Они очень консервативны по своей структуре - и вполне успешно. «Принцип современного сложного глаза, скорее всего, восходит к временам, предшествующим нашим первым записям окаменелостей. Полмиллиарда лет назад он находился на ранней стадии своего развития, и благодаря нашей работе нам удалось обнаружить первые видимые шаги этого чрезвычайно успешного визуального принципа», - говорит Шенеманн.
Глаз принадлежит обнаруженному в Эстонии трилобиту, вымершему членистоногому, обитавшему в океанах палеозоя. Находки из этого геологического слоя позволили обнаружить самые первые окаменелости сложных животных. Правый глаз трилобита слегка потерт, что позволяет заглянуть внутрь. Это типичный сложный глаз, состоящий примерно из 100 субъединиц, расположенных относительно далеко друг от друга по сравнению с современными формами. Авторы смогли показать, что каждая из этих субъединиц (омматидий) состоит примерно из восьми сенсорных клеток - точно так же, как современные сложные глаза - сгруппированы вокруг центрального рабдома, светопроводящей рецептивной структуры. Последний содержит зрительные пигменты и передает яркость окружающей среды в центральную нервную систему животного.
«Однако, в отличие от современных сложных глаз пчел, стрекоз и многих крабов, этот очень старый сложный глаз не имеет хрусталика», - объясняет Шенеманн. «Вероятно, это связано с тем, что у этих членистоногих с довольно мягким панцирем не было необходимого слоя в панцире, отвечающего за формирование хрусталика». Физические особенности центрального рабдома гарантируют, что каждый элемент сложного глаза имеет ограниченное поле зрения и что общее зрительное впечатление животного уже имеет мозаичный характер современного сложного глаза. Точность такого глаза можно определить по количеству его элементов - точно так же, как количество пикселей определяет точность компьютерной графики. «С примерно 100 пикселями производительность этого глаза возрастом более полумиллиарда лет, конечно, не выдающаяся. Но этого было достаточно, чтобы предоставить трилобиту информацию о движении в его поле зрения, например, о приближении хищников. мог примерно различать распределение света в его окружении или избегать препятствий на его пути», - говорит Шенеманн.
Биолог и ее команда также смогли показать, что всего через несколько миллионов лет после Schmidtiellus у другого трилобита из Балтийского региона: Holmia kjerulfi развились новые улучшенные сложные глаза с более высоким разрешением. Характеристики глаз этого вида даже приблизились к характеристикам современных стрекоз. Физический анализ сложных глаз обоих трилобитов показал, что этот организм обитал в светлых водах, скорее всего, в прибрежных шельфовых районах палеозойского океана.