Большеглазые черви
На фото — прозрачный кольчатый червь из группы Alciopidae в водах калифорнийского залива Монтерей. Альциопиды — это небольшая группа полихет длиной от 3 до 30 см, которые полностью перешли к жизни в толще воды. У многих пелагических полихет вовсе нет глаз, а у альциопид они есть, и очень крупные. Мало того, они еще и устроены настолько сложно, что сравнимы с глазами головоногих моллюсков и позвоночных. Представьте себе, что эти морские червячки имеют такие же сложные глаза, как у нас с вами!
Систематики классифицируют альциопид как трибу Alciopini внутри семейства полихет Phyllodocidae. Считается, что именно от донных червей-филлодоцид произошли альциопиды, общий предок которых поднялся со дна в толщу воды. Альциопиды обитают преимущественно в верхних слоях океана, хотя отдельные представители известны с абиссальных глубин. Они плавают благодаря гребным движениям параподий с щетинками (см. картинку дня Щетинки полихет) и ундулирующим движениям своего тонкого и длинного тела.
Антарктическая альциопида плавает в чашке Петри
Длина тела затрудняет быстрое передвижение, однако острое зрение позволяет альциопидам увидеть приближающегося хищника издалека, так что у них всегда есть в запасе время для бегства. Но прежде всего глаза помогают альциопидам видеть жертву, а длинная вывернутая глотка с острыми хитинизированными глоточными сосочками хватает веслоногих рачков, сальп, личинок рыб, эвфаузиевых рачков (известных тем, что к ним относится промысловый криль). Однако мелкие представители альциопид, возможно, питаются только диатомовыми водорослями (см. картинку дня Панцирь диатомей).
Альциопида рода Vanadis с вывернутой глоткой. Фото © Solvin Zankl с сайта flickr.com
Хорошим зрением альциопиды обязаны огромным ярко-оранжевым или красным глазам. Строение глаз очень сложное и включают роговицу, бесцветную радужную оболочку, зрачок, хрусталик, четырехслойную основную сетчатку, а также дополнительную сетчатку, лежащую рядом с хрусталиком. В состав обеих сетчаток альциопид входят базальная пластинка, окружающая глаз, слой сплетений нервных волокон со множеством синаптических контактов (сплетеневидный слой), зернистый (ядерный) слой, пигментный (этот слой дает окраску глаз) и фотосенсорный слой. Все эти структуры необходимы для зрения с высоким разрешением, как у человека. Отличием глаз альциопид от позвоночных является то, что сетчатка альциопид, как у головоногих моллюсков, направлена к свету (то есть сетчатка не инвертирована), в то время как сетчатка у человека и других позвоночных — инвертированная. Это означает, что у червей отсутствует слепое пятно (область, не чувствительная к свету), типичное для позвоночных.
Поперечный срез глаза альциопиды Vanadis formosa: c —роговица; l — хрусталик; i — радужная оболочка; sr —дополнительная сетчатка; основная сетчатка: bl — базальная пластинка, pl — сплетеневидный слой, nl — ядерный слой, pgl — пигментный слой, rl — фотосенсорный слой; on — зрительный нерв; b — мозг; sc — секреторные клетки. Рисунок из статьи C. O. Hermans, 1974. Fine structure of the eyes of an alciopid polychaete, Vanadis tagensis (Annelida)
Наличие двух сетчаток помогает альциопидам измерять глубину. У Torrea candida, обитающей на небольших глубинах, пик чувствительности основной сетчатки приходится на синий и фиолетовый спектры солнечного света, проникающие на большие глубины, а вот пик чувствительности дополнительной сетчатки приходится на оранжевый и зеленый спектры, которые быстрее затухают с глубиной. Поэтому альциопида может использовать обе сетчатки как глубиномер. Пик чувствительности обеих сетчаток глубоководных альциопид рода Vanadis приходится на синий спектр, проникающий на большие глубины, а также испускаемый многими глубоководными биолюминесцентными животными. Наличие дополнительной сетчатки необходимо для жизни на больших глубинах и известно также у глубоководных рыб и головоногих моллюсков.
Фото © Karen Osborn с сайта mbari.org, подводный каньон Монтерей у побережья Калифорнии, США, август 2018 года.
Надежда Римская-Корсакова
-
В комплект к таким сложным и качественным глазам должен прилагаться сложный мозг, иначе всеми достоинствами хорошего зрения невозможно воспользоваться. Есть ли он в данном случае?
-
«Процессинг» изображения происходит на самой сетчатке (у людей там тоже многое происходит). Мозг нужен для агрегации этих сигналов в сложное поведение (отложенные реакции), но, вероятно, червячок реагирует очень простыми паттернами (съедай/убегай).
-
хорошее зрение предполагает хорошее распознавание сложных и разнообразных образов. На сетчатке тут мало что можно сделать, только выделение каких-то базовых примитивов. Так или иначе, но в заметке явно не хватает информации про мыслительные способности данных червяков. Думаю, они должны быть сопоставимы с таковыми для ранних рыб, что представляется удивительным в данном случае.
-
На сетчатке распознаются не только статичные примитивы, но и признаки движения и его скорости, отклонения от собственного движения. А примитивов может быть достаточно, чтобы узнавать небольшой репертуар всех врагов и еды. Абстрактное мышление глазастым червячкам, парящим в водном космосе, не обязательно, кажется.
-
-
-
Обычно при развитии сложной чувствительной части нервной системы центральная часть нервная система развивается пропорционально. Это так как как очередь в кассу, чтобы избежать гигантской очереди в одну кассу, нужно открыть несколько касс, тогда люди из очереди распределяться между кассами и быстрее очередь "рассосется". В данном примере люди в очереди - это сигналы, приходящие от определенных рецепторов/ органов чувств, а касса - это центр мозга, ответственных за обработку сигналов от данного органа.
-
Не совсем так, я бы перефразировал: "обычно при изменении образа жизни вида, при котором требуется усложнение глаза, ему требуется и усложнение мозга". Но это "обычно", а не "обязательно". Очереди и кассы тут вообще не при делах, размер/сложность мозга - это о сложности поведения и отложенности реакций, а не об перемалывании сенсорного потока "для ничего". Примитивному организму не нужно знать, например, какая именно опасность подстерегает его по направлению движения, если всё, на что способен этот организм, - мгновенно изменить движение на противоположное. Для этого хватит однобитного канала связи. И если эти опасности для вида (их визуальные признаки) не менялись на протяжении миллионов лет, то и успех применения реакции не несёт никакой полезной информации, нет смысла запоминать, от кого именно организм увернулся, в толще воды его появление визуально никак не предсказать, не привязать к другим косвенным признакам. Увернулся - повезло, не увернулся - значит, уже мёртв. Размер/сложность мозга (и толщина каналов связи центрального нервного узла с сенсорами и эффекторами, и степень этой централизации) - это не про сложность сенсоров, а про насыщенность и динамическую изменчивость среды обитания и взаимодействия организма с ней ("зацеплённость" различных стимулов и их распределённость во времени в вопросах выживания организма). А сложность сенсоров - только про сложность регистрации физических свойств среды.
-
-
https://elementy.ru/novosti_nauki/430356/Dlya_chego_meduzam_
-
Что уж скромничать, у человека и позвоночных животных, действительно, сложноорганизованные глаза. У кубомедуз целые набор глаз разной степени сложности. Это им позволяет нужно "видеть" свето-тени, чтобы не натыкаться на препятствия для плавания между корнями мангровых деревьев и чтобы ловить рыбок и рачков для питания.
-
Спасибо, я рад что навёл вас на перспективную тему. Но я полагаю, что одними оптическими долями тут не отделаешься, ведь мощное зрение - всего-лишь порождает большой массив первичной информации, который оптические доли обрабатывают, и допустим, строят на их основании трёхмерную картину окружающего мира. Но много ли в ней проку, если остальные мозги не в состоянии строить на основании этой картины далёкие прогнозы, и сколько-то изощрённые трёхмерные стратегии? Это очень сложная задача! Для избегания движущихся теней достаточно весьма примитивного зрения. У человека сложный мозг развился как раз для сложных долгосрочных стратегий (кооперации, прежде всего), для этого нужна эмпатия, умение распознавать обман, оценивать своё место в мире (совесть), и т.п. Хорошее зрение здесь весьма полезно (оценка мимики, умение отличать одну особь от другой, т.п). Но вроде бы рассматриваемые черви не занимаются реципрокным альтруизмом...
Если интересно, могу кинуть ссылки на мои собственные тексты на эту тему.
Раз есть наши глаза с червячьим мозгом, то можно ведь ожидать и находок иных безмозглых живых существ, эксплуатирующих человечьи органы - как по отдельности, так и "ансамбли" и даже полный "оркестр" их... Представляете? - глаза, нос, уши... руки, ноги все прочее - как у всех людей, а мозгов - как у червячка, с гулькин нос!
Не, я такого представить не могу! ))
Последние новости
Передняя часть тела альциопиды, видны крупные красные глаза, которые могут быть шире тонкого тела. Фото © Karen Osborn с сайта smithsonianmag.com