Когда люди представляют себе медузу, им на ум приходит просто дрейфующая масса: без мозга, без костей, без плана строения. Просто скользкое морское существо, находящееся во власти течений. Глаза и зрение — это, пожалуй, последние черты, которые приходят на ум, — однако некоторые медузы обладают одной из самых необычных зрительных систем в животном мире.
Кубомедузы (представители класса Cubozoa), в частности, имеют не два, не четыре, а целых 24 глаза. И это не просто повторяющиеся копии одного и того же органа; они бывают разных форм, направлены в разные стороны и, кажется, выполняют разные функции. Однако более любопытный вопрос: зачем, собственно, медузе может понадобиться 24 глаза?
Ответ кроется не просто в том, что они «лучше видят». Вместо того чтобы функционировать как единая зрительная система, их глаза работают так же, как команда специалистов: каждый из них собирает разную информацию об окружающем мире. И, как ни странно, большая часть этой информации поступает от деревьев.
Ядовитая медуза, обладающая четырьмя различными типами глаз.
Кубомедузы — одни из самых узнаваемых (и внушающих страх) медуз на Земле. Названные так из-за своих кубовидных куполов, эти медузы являются активными пловцами, а не пассивными дрейфующими существами, способными быстро и точно передвигаться в воде.
Многие виды обладают сильнодействующим ядом, который вводится через жалящие клетки, называемые нематоцистами. В некоторых случаях, особенно среди видов, обитающих в Индо-Тихоокеанском регионе, яд настолько опасен, что может вызвать тяжелое заболевание или даже смерть у человека. Их репутация грозных хищников вполне заслужена.
Однако их яд — далеко не самая примечательная их особенность. Пожалуй, самой примечательной является их зрение. Согласно исследованию 2010 года, опубликованному в журнале «Journal of Comparative Physiology A» , кубомедузы обладают четырьмя сенсорными структурами, известными как ропалии, которые расположены по краю купола. Каждая ропалия содержит шесть глаз, что в сумме составляет 24 глаза. Эти глаза относятся к четырем различным категориям:
-
Первая группа — это верхние линзовидные глаза , которые содержат роговицу, хрусталик и сетчатку. Из всех 24 глаз именно эти наиболее близки к глазам, формирующим изображение, которые мы обычно ассоциируем с более сложными животными.
-
Второй тип — это нижние линзовые «глаза» . По своей конструкции они похожи на верхние линзовые «глаза», только направлены в другую сторону.
-
Остальные глаза гораздо проще: два ямчатых глаза и два щелевидных глаза . В обоих отсутствует сложная оптика, формирующая изображение, как в линзовых глазах.
В общей сложности каждый ропалиум содержит один верхний линзовый глаз, один нижний линзовый глаз, два ямочных глаза и два щелевидных глаза. Такое расположение повторяется на всех четырех ропалиях, что приводит к распределенной зрительной системе, не имеющей аналогов среди позвоночных.
Интересно, что сами ропалии свисают с гибких стебельков и действуют как маятники. Эта уникальная конструкция позволяет глазам сохранять относительно стабильную ориентацию независимо от того, как медуза плавает или вращает свое тело. Некоторые глаза постоянно направлены вверх, а другие постоянно следят за различными частями окружающей среды — и именно эта деталь оказалась решающей для понимания того, что на самом деле видит медуза.
Что видит медуза с помощью 24 глаз?
Как можно догадаться, исходя из анатомического строения, кубомедузы видят по-разному разными глазами. В исследовании 2008 года, опубликованном в журнале Vision Research и посвященном оптическим свойствам различных типов глаз, исследователи обнаружили доказательства того, что каждый глаз специализируется на выполнении определенной зрительной задачи.
Они подтвердили, что, как следует из названия, верхние линзовидные глаза предназначены для наблюдения за миром над животным. Поскольку они направлены вверх, они могут смотреть сквозь поверхность воды на объекты на берегу или над самой водой.
Между тем, нижние линзовидные глаза устроены наоборот: они ориентированы на подводный мир. Вместо того чтобы рассматривать мелкие детали, они, по-видимому, особенно хорошо приспособлены для обнаружения крупных объектов и структур окружающей среды в подводном пространстве.
Примечательно, что верхние и нижние глаза дают относительно размытое изображение. Хотя для нас это может показаться недостатком, для медузы это, вероятно, адаптация. Для животного, которому приходится перемещаться среди плотных подводных препятствий, которые часто встречаются в среде обитания кубомедуз, распознавание крупных объектов, пожалуй, важнее, чем различение мельчайших деталей.
Глаза-«ямки» у медузы гораздо проще. Исследование предполагает, что они функционируют в основном как детекторы света, измеряющие общую яркость, а не формирующие полные, детальные изображения. Они могут помочь медузе определить, находится ли она под ярким солнечным светом, в глубокой тени или меняются ли условия освещения.
Функциональность щелевидных глаз находится где-то посередине. Их необычное анатомическое строение предполагает, что они предоставляют ограниченную пространственную информацию, но при этом способны обнаруживать контрасты, границы и направленные визуальные сигналы в определенных областях поля зрения.
В совокупности 24 глаза обеспечивают кубомедузе многоуровневую сенсорную систему:
-
Один из комплектов следит за миром над водой.
-
Один из них отслеживает крупные подводные сооружения.
-
Остальные определяют уровень окружающего освещения и общие визуальные закономерности.
Вместо того чтобы создать один высокоразвитый глаз, способный делать всё, эволюция разделила и распределила работу между несколькими специализированными глазами. Это элегантное решение для животного, у которого нет ничего, напоминающего обычный мозг.
Почему у кубомедуз в процессе эволюции развилось 24 глаза, а не всего два?
В исследовании 2011 года, опубликованном в журнале Current Biology , исследователи провели углубленное изучение визуального контроля и управления движением карибской кубомедузы ( Tripedalia cystophora ), подтвердив, что эти животные в значительной степени полагаются на наземные визуальные ориентиры для навигации.
В частности, кубомедузы, по-видимому, полагаются на визуальную привлекательность мангровых зарослей над водой, чтобы оставаться в продуктивных местах обитания, где они могут питаться. Это говорит о том, что медузы не просто реагировали на свет и темноту, а активно интегрировали информацию о самом ландшафте.
Многие виды кубомедуз обитают преимущественно в мангровых лагунах, которые предоставляют обильную добычу и убежище. Для маленькой медузы слишком сильное удаление от этих мест обитания может значительно сократить возможности для питания и увеличить риск. Это означает, что способность распознавать мангровые заросли и оставаться вблизи них дает существенное преимущество в выживании, что объясняет, почему такому маленькому существу вообще понадобилась столь сложная система зрения.
Тогда возникает вопрос, почему эволюция остановилась на 24 глазах. Почему не больше? Почему не меньше? Почему именно такое соотношение верхних, нижних, ямчатых и щелевидных глаз? Наиболее вероятное объяснение — сама коробчатая форма медузы: расположение четырех ропалий с шестью глазами вокруг купола обеспечивает медузе почти полное покрытие окружающей среды. Таким образом, независимо от направления движения, у нее всегда будут глаза, расположенные таким образом, чтобы отслеживать важные сигналы окружающей среды.
Не менее важным является распределение обработки визуальной информации между множеством специализированных глаз, что, вероятно, снижает нагрузку на нервную систему. Таким образом, вместо того, чтобы строить более крупный и энергозатратный мозг, эволюция может внедрить часть решения непосредственно в анатомию самих глаз. Это может означать, что зрительная система кубомедузы перекладывает часть вычислительной работы на аппаратное обеспечение.
Для животного, которое так часто считают простым, это удивительно сложная стратегия. В результате получилась одна из самых необычных сенсорных систем во всей природе: 24 глаза, работающие в тандеме, чтобы ответить на ряд элементарных вопросов: Где я? Где убежище? Я все еще рядом с едой? Впереди препятствие? Для кубомедуз эти ответы важнее, чем способность видеть мир в высоком разрешении.
Одна только мысль о 24-глазой медузе заставляет некоторых людей вообще избегать океана. Оцените свой страх перед глубокой водой с помощью этого научно обоснованного теста: Тест на талассофобию.
Эта статья первоначально была опубликована на Forbes.com.