ИТАКА, Нью-Йорк. Необычный тип глаза, напоминающий крошечную малину и, возможно, следующий принципу конструкции, который исчез с вымиранием трилобитов сотни миллионов лет назад, сегодня живет у паразитического насекомого, сообщают биологи Корнельского университета в ноябрьском отчете. 5 номер журнала "Наука".
Составные глаза большинства насекомых имеют много сотен фасеток, каждая из которых захватывает только одну маленькую точку в поле зрения насекомого, но сложносоставные глаза стрептокрылых насекомых имеют не более 50 фасеток.
Меньшее количество фасеток не означает плохое зрение, считают биологи из Корнелла. Хрусталики стрепсиптеровых крупнее, и каждая имеет около 100 рецепторов, образующих индивидуальную сетчатку позади каждой линзы. По словам исследователей, этот тип глаза хорошо приспособлен для того, чтобы отбирать не точки, а «фрагменты» поля зрения, что значительно улучшает зрительные возможности этих странных насекомых.
«Ни у одного другого насекомого, о котором мы знаем, не было бы таких глаз», - сказал Рон Хой, профессор нейробиологии и поведения в Корнелле и соавтор, с постдокторантами Корнелла Эльке Бушбек и Биргит Эмер, из «Науки». отчет. «Единственное место, где можно увидеть сходное строение глаза, - это окаменелости некоторых видов трилобитов», - говорит он, имея в виду вымерших членистоногих, обитавших в мелководных морях в палеозойскую эру.
Strepsipteran насекомые, такие как вид Xenos peckii, изученный биологами Корнелльского университета, не живут в воде, но у них короткая скрытная жизнь. Редко встречающиеся паразиты прячутся в телах обыкновенных бумажных ос (см. информационный бюллетень «Глядя на странное насекомое» в приложении). Самки «X. peckii» никогда не покидают своих ос-хозяев, а когда это делают самцы, они выполняют конкретную, поспешную миссию: примерно за два часа до смерти самцы должны найти другую осу, на которой паразитирует самка «X». peckii», спариваются с самкой и уходят. «Половые феромоны самок, вероятно, помогают самцам определять местонахождение осы с самкой-паразитом», - Эмер
говорит, «но самец, по-видимому, полагается на свое зрение, когда он приближается к осе». Она сказала, что важность зрительной системы для насекомого также очевидна из объема оптических долей, предназначенных для обработки зрительной информации, которые, по оценкам Эмер, составляют 75 процентов мозга насекомого.
По сравнению с плодовой мухой (Drosophila melanogaster) с более чем 700 фасетками в каждом сложном глазу, "X.peckii» имеет только около 50 фасеток на глаз. Каждая из «X. peckii "грани", называемые биологами "глазками", имеют диаметр около 65 микрон (65 миллионных долей метра) и покрывают примерно ту же площадь, что и 15 меньших линз плодовой мушки. Глаз плодовой мушки имеет только восемь фоторецепторов на каждую фасетку., где каждая грань вносит свой вклад в одну точку выборки.
«Необходимость крошечного глаза насекомого собирать много света и четко фокусировать изображения на рецепторах может объяснить преимущество глаз, которые передают изображения кусками, а не точками», - говорит Бушбек. «Такое расположение комбинированных линз позволяет насекомому иметь гораздо больше фоторецепторов в заданной области, чем это было бы возможно с комбинированным глазом., - говорит она.
«Большие линзы стрептокрылых насекомых похожи на большие линзы фотоаппарата», - объяснил Бушбек.«Большие линзы насекомых пропускают больше света, поддерживают больше фоторецепторов и обеспечивают более высокое разрешение. Еще одним важным условием зрения является то, что изображение фокусируется на сетчатке (точно так же, как изображение объектива камеры должно быть сфокусировано на пленке), и мы подтвердили это измерениями. сквозь линзу насекомого."
Однако насекомое, рассматривающее мир меньшими, но более крупными участками поля зрения, похоже, имеет проблему перевернутого, зеркального отображения. Как и в любой простой линзе, каждое ушко инвертирует или переворачивает свою отдельную часть общего изображения. Без каких-либо средств исправления насекомое-паразит, пытающееся прочитать первые три слова этого предложения и видя каждое слово одним из глазков, вместо этого могло бы прочесть «tuohtiW emos snaem».
Коррекция происходит, как полагают биологи Корнелла, из-за хиазм, которые представляют собой Х-образные пересечения нервов, названные в честь греческой буквы хи. Биологи обнаружили, что за каждой проушиной находится нерв, соединяющий эту проушину с мозгом. Нерв представляет собой хиазму, вращающую нерв на 180° вокруг своей оси и повторно инвертирующую каждую часть изображения.
«Мы, конечно же, не утверждаем, что это насекомое произошло от трилобитов или чего-то подобного», - прокомментировал Хой. «Что общего у стрептокрылых насекомых и трилобитов, так это то, что они членистоногие - но так же, как омары, крабы и все другие насекомые - и что строение их глаз кажется аналогичным - по крайней мере, на основании того, что можно сказать по поверхности тела древних окаменелостей».
Исследование, результатом которого стала статья «Наука» «Отбор проб в сравнении с точечной выборкой: визуальная визуализация у маленького насекомого», было поддержано грантами Национального института здравоохранения США и Немецкого исследовательского сообщества.