Επιστήμονες λύνουν το αρχαίο μυστήριο για τα μάτια του χαμαιλέοντα

Tα μάτια του χαμαιλέοντα

Τα περιπλανώμενα μάτια των χαμαιλέοντων έχουν γοητεύσει και μπερδέψει τους επιστήμονες από την αρχαία Ελλάδα. Μετά από χιλιάδες χρόνια εικασιών, η σύγχρονη τεχνολογία απεικόνισης αποκάλυψε επιτέλους το μυστικό πίσω από την σχεδόν 360 μοιρών όρασή τους και την αξιοσημείωτη ικανότητά τους να κοιτάζουν σε δύο διαφορετικές κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Κρυμμένα πίσω από κάθε ένα από τα προεξέχοντα μάτια τους βρίσκονται δύο μακριά, σπειροειδή οπτικά νεύρα, ένα χαρακτηριστικό που δεν βρίσκεται σε κανένα άλλο είδος σαύρας.

«Τα μάτια των χαμαιλέοντων είναι σαν κάμερες ασφαλείας, κινούνται προς όλες τις κατευθύνσεις», εξήγησε ο Juan Daza, αναπληρωτής καθηγητής στο Κρατικό Πανεπιστήμιο Sam Houston και συγγραφέας μιας νέας μελέτης που περιγράφει το χαρακτηριστικό. «Κινούν τα μάτια τους ανεξάρτητα ενώ σαρώνουν το περιβάλλον τους για να βρουν θήραμα. Και τη στιγμή που βρίσκουν το θήραμά τους, τα μάτια τους συντονίζονται και πηγαίνουν προς μία κατεύθυνση, ώστε να μπορούν να υπολογίσουν πού να ρίξουν τη γλώσσα τους».

Αν και το γρήγορο, ορμητικό βλέμμα του χαμαιλέοντα είναι εύκολο να το δει κανείς, ο εσωτερικός μηχανισμός που επιτρέπει μια τέτοια κίνηση παρέμεινε από καιρό ένα μυστήριο. Το 2017, ο Edward Stanley, διευθυντής του εργαστηρίου ψηφιακής απεικόνισης του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας της Φλόριντα, παρατήρησε κάτι εξαιρετικό κατά την επίσκεψή του στο εργαστήριο του Daza. Μια αξονική τομογραφία του μικροσκοπικού χαμαιλέοντα των φύλλων (Brookesia minima) αποκάλυψε μια ασυνήθιστη, σπειροειδή δομή μέσα στα οπτικά νεύρα που δεν είχε ξανασυναντήσει.

Προσαρμόζονται στο περιβάλλον

Οι χαμαιλέοντες βρίσκονται σε όλη την Αφρική, την Ευρώπη και την Ασία, όπου έχουν αναπτύξει ένα αξιοσημείωτο σύνολο προσαρμογών για τη ζωή στα δέντρα. Οι συλλήψιμες ουρές τους λειτουργούν ως σταθεροποιητές, βοηθώντας τους να διατηρούν την ισορροπία τους, ενώ τα πόδια τους που μοιάζουν με γάντια τους επιτρέπουν να πιάνουν κλαδιά με ακρίβεια καθώς κινούνται αργά και σκόπιμα μέσα στο βιότοπό τους.

Η ταχύτητα δεν είναι το δυνατό τους σημείο, αλλά δεν είναι απαραίτητη. Εξοπλισμένος με μια ισχυρή, ελατηριωτή γλώσσα, ένας χαμαιλέοντας μπορεί να χτυπήσει το θήραμα με απίστευτη δύναμη, επιταχύνοντας από μηδέν έως 60 μίλια την ώρα σε μόλις ένα εκατοστό του δευτερολέπτου. Αυτή η κολλώδης, ελαστική γλώσσα μπορεί να εκτείνεται σε περισσότερο από το διπλάσιο μήκος του σώματος του ερπετού, επιτρέποντάς του να συλλαμβάνει ανυποψίαστα έντομα σε μια στιγμή.

Οπτικά Νεύρα Χαμαιλέοντες

Πριν από δύο χιλιάδες χρόνια, ο Έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης διατύπωσε λανθασμένα τη θεωρία ότι οι χαμαιλέοντες δεν είχαν καθόλου οπτικά νεύρα, δηλώνοντας αντίθετα ότι τα μάτια ήταν άμεσα συνδεδεμένα με τον εγκέφαλο, κάτι που τους επέτρεπε ανεξάρτητες κινήσεις. Στα μέσα του 17ου αιώνα, ο Ρωμαίος γιατρός Ντομένικο Παναρόλι αμφισβήτησε τις απόψεις του Αριστοτέλη, υποστηρίζοντας ότι οι χαμαιλέοντες έχουν οπτικά νεύρα, αλλά – σε αντίθεση με τα περισσότερα άλλα ζώα – δεν διασταυρώνονται. Αυτή η διασταύρωση προκαλεί την επεξεργασία της εικόνας που παρατηρείται στο δεξί μάτι στην αριστερή πλευρά του εγκεφάλου και αντίστροφα. Ο Παναρόλι υποστήριξε ότι χωρίς αυτή τη δομή διασταύρωσης, τα μάτια του χαμαιλέοντα μπορούσαν να κινούνται ελεύθερα.

Ο Ισαάκ Νεύτωνας, επίσης ενθουσιασμένος από την παράξενη δομή των ματιών του χαμαιλέοντα, διέδωσε τη θεωρία του Παναρόλι και ανέφερε το ζώο πολλές φορές στο βιβλίο του Optiks του 1704, το οποίο καλύπτει τρεις δεκαετίες αυτού του έργου και θεωριών για το φως και το χρώμα. Αντίθετα, ο Γάλλος ανατόμος Κλοντ Περώ σκιαγράφησε τη διασταύρωση των δύο οπτικών νεύρων του ζώου πριν συνεχίσει σε ευθεία γραμμή στο βιβλίο του του 1669 για την ανατομία του χαμαιλέοντα. Ενώ παραβλέφθηκε από τον Νεύτωνα και πολλούς άλλους, αυτή ήταν μια από τις πρώτες και πιο ακριβείς απεικονίσεις εκείνη την εποχή.

Καθώς περνούσαν τα χρόνια, οι παρατηρήσεις των επιστημόνων πλησίαζαν, αλλά τελικά δεν κατάφεραν να αποτυπώσουν το πραγματικό σχήμα των οπτικών νεύρων στην δημοσιευμένη έρευνά τους. Στην πραγματεία του του 1852 για τον εγκέφαλο και τα νεύρα των σαυρών, ο Γιόχαν Φίσερ απεικόνισε ένα τμήμα του οπτικού νεύρου του χαμαιλέοντα που περιελάμβανε μέρος της σπείρας, αλλά το υπόλοιπο κόπηκε από το σχήμα και η ίδια η σπείρα δεν περιγράφηκε ποτέ. Πάνω από ενάμιση αιώνα αργότερα, το 2015, ο Λεβ-Αρί Θίνταρ, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Χάμσαϊρ Η aifa, περιέγραψε ένα τμήμα του οπτικού νεύρου του χαμαιλέοντα σε σχήμα C στη διατριβή τους. Μόνο μετά από εξαντλητική έρευνα μπόρεσαν οι επιστήμονες να επιβεβαιώσουν ότι δεν υπήρχε ακόμη δημοσιευμένη περιγραφή του πηνίου.

Πώς λοιπόν, μετά από αιώνες ενδιαφέροντος και μελέτης, θα μπορούσε η πραγματική δομή των οπτικών νεύρων ενός χαμαιλέοντα να παραμείνει κρυφή; Η απάντηση βρίσκεται στη δύναμη της αξονικής τομογραφίας και των ανοιχτών δεδομένων. Σε προηγούμενες δημοσιεύσεις, οι επιστήμονες βασίζονταν σε ανατομές για να δουν την εσωτερική λειτουργία της ανατομίας του χαμαιλέοντα, αλλά η πρακτική συχνά εκτόπιζε ή κατέστρεφε τα οπτικά νεύρα και αποκρύπτει την πραγματική τους δομή.

Η παρατήρηση του σπειροειδούς οπτικού νεύρου σε ένα μόνο είδος χαμαιλέοντα ήταν κατατοπιστική, αλλά οι επιστήμονες είχαν πολύ περισσότερα δεδομένα στα χέρια τους χάρη στο oVert (συντομογραφία του openVertebrate). Αυτή η πρωτοβουλία, που ξεκίνησε από έναν συνασπισμό 18 ιδρυμάτων των ΗΠΑ και με επικεφαλής το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας της Φλόριντα, παρέχει δωρεάν, ψηφιακά τρισδιάστατα μοντέλα και δεδομένα ανατομίας σπονδυλωτών σε ερευνητές, εκπαιδευτικούς, φοιτητές και το κοινό.

Η ομάδα προχώρησε περαιτέρω στην έρευνά της για να παρατηρήσει πώς σχηματίζονται αυτά τα μοναδικά οπτικά νεύρα κατά την ανάπτυξη του χαμαιλέοντα. Μέτρησαν τα οπτικά νεύρα σε τρία εμβρυϊκά στάδια του χαμαιλέοντα με πέπλο (Chamaeleo calyptratus). Στο αρχικό στάδιο, τα οπτικά νεύρα του εμβρύου ήταν ίσια, αλλά πριν από την εκκόλαψη, επιμηκύνθηκαν και άρχισαν να σχηματίζουν τους βρόχους που παρατηρούνται στους ενήλικες. Μέχρι να εμφανιστεί ένα νεοσσός χαμαιλέοντα, έχει ήδη δύο πλήρως κινητά μάτια.

Πότε απέκτησαν οι χαμαιλέοντες αυτή την ιδιότητα;

Σε μια εξελικτική χρονική κλίμακα, ωστόσο, ο εντοπισμός του πότε οι χαμαιλέοντες ανέπτυξαν για πρώτη φορά αυτό το χαρακτηριστικό είναι πιο δύσκολος. Τα παλαιότερα γνωστά απολιθώματα χαμαιλέοντα χρονολογούνται από το πρώιμο Μειόκαινο, περίπου 16 έως 23 εκατομμύρια χρόνια πριν, αφού πολλές από τις προσαρμογές τους στην δενδροκομία είχαν ήδη εξελιχθεί. Αυτά τα απολιθώματα δεν προσφέρουν πολλές ενδείξεις σχετικά με τη σειρά ή το χρονισμό με τον οποίο εξελίχθηκαν αυτά τα εξειδικευμένα χαρακτηριστικά, αλλά αυτή η νέα παρατήρηση μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να αρχίσουν να συμπεραίνουν γιατί ανέπτυξαν εξαρχής τη μοναδική δομή. Προσαρμογή για Κινητικότητα

Επειδή οι χαμαιλέοντες έχουν περιορισμένη κινητικότητα του λαιμού, πιθανότατα χρειάζονταν έναν άλλο τρόπο για να μειώσουν τη φυσική καταπόνηση από την κίνηση των ματιών τους. Η λύση φαίνεται να είναι το σπειροειδές οπτικό νεύρο, το οποίο είναι μια προσαρμογή που παρατηρείται μόνο σε λίγα άλλα ασπόνδυλα, όπως η μύγα με τα μάτια του μίσχου. Οι χαμαιλέοντες μπορεί να έχουν εξελίξει αυτό το χαρακτηριστικό για να δώσουν στα μάτια τους επιπλέον χαλάρωση, μειώνοντας την ένταση που δημιουργείται από το αξιοσημείωτο εύρος κίνησής τους.

Ακόμα και μετά από χιλιάδες χρόνια παρατήρησης, ο φυσικός κόσμος έχει ακόμα περισσότερα να αποκαλύψει. Οι επιστήμονες είναι τώρα περίεργοι αν άλλες σαύρες που ζουν σε δέντρα έχουν αναπτύξει παρόμοιες προσαρμογές και ο Stanley και ο Daza σχεδιάζουν να διερευνήσουν περαιτέρω.

Πηγή: pagenews.gr