Чому хамелеони крутять очима на всі боки: вчені розгадали секрет "фотографічного" погляду
Хамелеони відомі тим, що їхні очі можуть рухатися в усі боки незалежно одне від одного, наче камери спостереження. Нове дослідження показало, що ця особливість пов’язана не лише з очними м’язами, а й із будовою зорового нерва.
Результати опублікували в журналі Scientific Reports видавництва Nature, повідомляє Phys.org.
Міжнародна група науковців дослідила 34 види ящірок, зокрема три види хамелеонів – Brookesia superciliaris, Rieppeleon brevicaudatus і Chamaeleo calyptratus.
Комп’ютерна томографія з контрастом підтвердила, що зорові нерви хамелеонів мають спіральну форму. Вони закручені й утворюють кілька вигинів на шляху від мозку до очей.
На думку дослідників, така будова дає нервам "запас довжини" і зменшує натяг під час рухів очей. Подібний принцип спостерігають у гризунів і людей, де нервові волокна мають хвилясту структуру, що дозволяє їм розтягуватися.
"Очі хамелеона рухаються в усіх напрямках незалежно, поки тварина шукає здобич. Але щойно вона її помічає, обидва ока координуються, щоб точно розрахувати, куди вистрілити язиком", – пояснив співавтор роботи, доцент Університету Сема Г’юстона Хуан Даза.
Цікаво, що відкриття сталося випадково. У 2017 році директор лабораторії цифрової візуалізації Музею природознавства Флориди Едвард Стенлі відвідував лабораторію Дази. Тоді він помітив незвичну форму нерва на КТ-знімку мініатюрного хамелеона-брукезії (Brookesia minima).
Спочатку вчені не повірили, що перед ними нове відкриття, адже хамелеонів досліджують ще з часів Арістотеля (який, до речі, думав, що їхні очі кріпляться одразу до мозку).
"Мене здивувала сама структура, але ще більше те, що ніхто не звернув на неї уваги раніше. Хамелеони давно є об’єктом детальних анатомічних досліджень", – каже Даза.
Команда дослідників завантажила та проаналізувала КТ-знімки змій і ящірок, зокрема трьох видів хамелеонів, що представляють різні гілки родини. Для 18 ящірок вони створили тривимірні моделі мозку та виміряли їхні зорові нерви.
У всіх трьох видів хамелеонів нерви виявилися значно довшими й більш закрученими, ніж в інших ящірок. Результати підтвердили, що спостереження Стенлі в лабораторії Дази не було випадковим.
Далі вчені вирішили з’ясувати, як саме формуються ці унікальні зорові нерви під час розвитку хамелеонів. Вони вимірювали нерви на трьох ембріональних стадіях розвитку єменського хамелеона (Chamaeleo calyptratus).
У всіх них зорові нерви виявилися значно довшими, ніж відстань від мозку до ока, і мали закручену форму з кількома вигинами, тоді як у більшості інших ящірок нерви були прямими.
Вчені також побачили, що така будова формується ще на ембріональній стадії: у ранніх ембріонів зорові нерви були прямими, але перед вилупленням подовжилися й почали формувати петлі, подібні до тих, що є в дорослих особин. Коли хамелеон вилуплювався, він уже мав два повністю рухомі ока.
Визначити, коли саме хамелеони набули цієї ознаки, виявилося складніше. Найдавніші відомі скам’янілості хамелеонів датуються раннім міоценом – це приблизно 16-23 мільйони років тому, коли багато їхніх деревних адаптацій уже сформувалися.
Серед хребетних тварин із великими очима зазвичай спостерігають дві стратегії розширення поля зору: рухати шиєю або очима. Сови та лемури відомі першою стратегією – вони повертають голову, а їхні очі залишаються нерухомими. Люди ж мають еластичні зорові нерви, які дозволяють очам рухатися подібно до телескопів.
Оскільки хамелеони мають обмежену рухливість шиї, потрібна була інша стратегія, щоб зменшити фізичне навантаження під час руху очей. Схоже, найкращим еволюційним рішенням виявилася спіральна форма зорового нерва.
Науковці припускають, що це лише одна зі складних адаптацій, які виникли в хамелеонів у процесі еволюції для життя у тривимірному середовищі дерев.
Хамелеони живуть в Африці, Європі та Азії. Окрім шкіри, яка змінює колір, ці ящірки мають цілий набір особливостей для життя на деревах. Вони використовують хвіст, щоб тримати рівновагу, а лапи, схожі на рукавиці, щоб обережно і повільно повзати по гілках.
Також у цих тварин є "балістичний язик", який за соту частку секунди може розігнатися до 27 метрів на секунду й "вистрілити" на відстань, що вдвічі перевищує довжину тіла хамелеона.
