Išradingas dizainas: senovės trilobitai turėjo krištolines akis, kurios iki šiol tebėra paslaptis

Visais laikais gamta naudojo įvairias ir novatoriškas strategijas gyvenimo problemoms spręsti. Tai ypač akivaizdu regėjimo srityje.

Trilobitai po Žemę klajojo 300 mln. metų, kol išnyko maždaug prieš 250 mln. metų. 

Daugybė trilobitų modelių planų, išlikusių fosilijose, rodo, kad per savo egzistavimo laikotarpį jie padarė didelę pažangą. Dėl akmeninio jų akių pobūdžio daugybė fosilijų puikiai išsaugojo šias unikalias akių struktūras.

Mūsų žinios apie trilobitų regėjimą grindžiamos šių gerai išsilaikiusių radinių tyrimais.

Kaip ir vabzdžiai, trilobitai turėjo sudėtingas akis, sudarytas iš fotoreceptorių, vadinamų ommatidijomis, sankaupų. Kiekviena jų turėjo savo fotoreceptorius ir lęšius.

Teoriškai grynas kalcitas yra skaidrus, leidžiantis šviesai prasiskverbti ir susikoncentruoti, todėl fotoreceptoriai gali ją aptikti.

Tačiau, kaip ir vabzdžių regėjimo atveju, čia tikriausiai būta kompromiso: nors trilobitai galbūt neturėjo didelės erdvinės skiriamosios gebos, jie pasižymėjo didesniu jautrumu judėjimui.

Trilobitų akys buvo skirstomos į tris tipus

Seniausias ir labiausiai paplitęs tipas, vadinamas holochroaline akimi, turėjo mažas ommatidijas, kurias dengė vienas ragenos apvalkalas, o kaimyniniai lęšiukai tiesiogiai liečiasi vienas su kitu.

Abatochroalinė akis, būdinga tik Eodiscidae šeimai, buvo sudaryta iš mažų lęšiukų, kurių kiekvieną dengė plona ragena.

Galiausiai schizochroalinė akis, būdinga tik Phacopina pošeimiui, turėjo didelius padalytus lęšiukus, kurių kiekvienas turėjo atskirą rageną.

Mokslininkai mano, kad šios akys yra labai savitos.

Susirietusio trilobito fosilija. / Nuotrauka: Bryan Jones/Flickr/CC BY-NC-ND 2.0

Holografinė akis labiausiai priminė šiuolaikines aplikatines akis, kurias galima pastebėti pas kai kuriuos vabzdžius ir vėžiagyvius.

Mokslininkai spėja, kad jos veikė taip: kiekvienas ommatidiumas veikė nepriklausomai ir kūrė mozaikinį vaizdą, kurį suvokė trilobitas.

Tačiau kalcitas trilobitų regėjimui suteikė tam tikro sudėtingumo. Jis pasižymi vienu stipriausių dvilypių lūžių gamtoje, todėl turi du lūžio rodiklius.

Kai šviesa pereina per kalcitą, ji skyla į du spindulius, kurie sklinda skirtingu greičiu, todėl gaunamas dvigubas vaizdas.

Mažų ommatidijų, pavyzdžiui, būdingų holochroalinėms akims, atveju spindulių deformacija yra nereikšminga, palyginti su šviesai jautriu organu, todėl nekelia problemų.

Mokslininkai daro prielaidą, kad jie veikė taip: kiekvienas ommatidiumas veikė savarankiškai ir kūrė mozaikinį vaizdą, kurį trilobitas suvokė, kaip vientisą.

Nuotrauka: Clarkson et al, Arthropod Struct. Dev., 2006 m.

Tačiau šizochrominėms akims dvilypumas kėlė daug rimtesnę problemą. Kadangi kristalai nėra lankstūs, didelės ommatidijos negalėjo reguliuoti fokusavimo, kad sušvelnintų dvilypumo poveikį.

Todėl mokslininkai atrado, kad šizochrominės akys turi dvigubą lęšiuko struktūrą.

Šią struktūrą sudaro du sluoksniai, kurių kiekvienas turi skirtingą lūžio rodiklį, ir tai veiksmingai koreguoja dvilypumą.

Netikėtai trilobitai savarankiškai sukūrė lęšiuko konstrukciją, panašią į dvigubus lęšiukus, kuriuos vėliau XVII a. išrado matematikai Renė Dekartas (René Descartes) ir Kristijanas Hujensas (Christiaan Huygens).

Nepaisant to, kad suprantame įvairias trilobitų akis sudarančias struktūras, vidinė šizochrominės akies sandara išlieka šiek tiek neaiški.

Neaišku, ar ji veikė taip pat, kaip ir aplikatinė akis, ar dėl jos unikalios struktūros atsirado alternatyvių regos mechanizmų.

Trilobito Erbenochile erbeni akis turėjo vidinį nuo saulės saugantį "skydelį

Neseniai atliktas tyrimas atskleidė sudėtingą šizofrenija sergančių žmonių akių struktūrą ir parodė, kad kiekvienas lęšiukas dengia miniatiūrinę sudėtinę akį, sudarydamas savotišką "superakį".

Šios išvados priartina mus prie trilobitų regėjimo paslapčių atskleidimo.