تمكن باحثون من معهد وايزمان من فك شفرة كيفية رؤية الأسقلوب في الماء باستخدام 200 عين زرقاء صغيرة.
يرى الإسكالوب بمساعدة 200 عين صغيرة تحيط بجسمه. بدلاً من تركيز الضوء من خلال عدسة، تتكون عيون المحار من مرآة في الخلف تعكس الضوء على شبكيتين مختلفتين. علماء من معهد وايزمان وشركائهم البحثيين في جامعة لوند في السويد وصفها مؤخرا بالتفصيل هيكل هذه المرآة وخصائصها البصرية في المجلة العلمية علوم.
يعيش محار الإسكالوب في قاع المحيط، وعلى عكس المحار الآخر، يمكنه السباحة. تقع عيونهم الزرقاء المتوهجة على الحواف العلوية والسفلية لأجسامهم المستديرة. الدكتور بنجامين بالمر، باحث ما بعد الدكتوراه في المجموعات البحثية للبروفيسور. ليا إيدي والبروفيسور ستيف وينر من قسم البيولوجيا الهيكلية، يقال أنه لشرح كيفية عمل نظام الرؤية الفريد للمحار - من وجهة نظر النانومتر إلى وجهة نظر المليمتر - يلزم التعاون بين الفيزيائيين والكيميائيين وعلماء الأحياء الذين جمعوا بين أساليب البحث المتقدمة ومحاكاة أنواع مختلفة.
من منظور النانومتر، المرآة الموجودة في الجزء الخلفي من العين مصنوعة من بلورات صغيرة من الجوانين. وقد أظهر البروفيسور آدي والبروفيسور وينر وآخرون سابقًا أنه عندما يتم تنظيم هذه البلورات الشفافة في بنية متعددة الطبقات، فإنها تكون قادرة على عكس الضوء؛ واكتشفوا هذه الخاصية في قشور الأسماك الفضية، والغطاء الواقي للعناكب، والطبقات الخارجية للقشريات. وباستخدام المجهر الإلكتروني، أظهر الباحثون أن البلورات الموجودة في مرايا عين الإسكالوب عبارة عن مربعات مثالية تقريبًا تبلط سطح المرآة. وقام فريق البحث بتحليل البلاط بالتفصيل، وكشف عن خصائصه البصرية، وكذلك الطريقة التي يخلق بها هيكل المادة النانوي سطحًا فعالًا عاكسًا للضوء. يقول الدكتور بالمر: "تم ترتيب البلاط بطريقة مشابهة للمرايا الصغيرة التي تشكل مرآة التلسكوب العاكس الكبير". يضيف البروفيسور دان أورون، من قسم فيزياء الأنظمة المعقدة: "إن البلاط المربع في عيون المحار منظم بكثافة لا تترك أي فجوات يمكن أن تؤدي إلى نقص تركيز أشعة الضوء في الصورة التي تعكسها."
يقول البروفيسور آدي: "ترى كل عين أشكالًا حقيقية، وليس فقط الضوء والظل كما هو الحال في العديد من الكائنات البحرية الأخرى". "يستطيعون تمييز شكل نجم البحر الذي قد يقترب منهم لالتهامهم بوضوح"
اكتشف الفريق أن الهيكل متعدد الطبقات للمرآة يعكس بشكل فعال الأطوال الموجية للضوء التي تخترق موطن المحار - مع انعكاسات الذروة في النطاق الأزرق للأطوال الموجية.
ثم تحولت المجموعة لفحص البنية ثلاثية الأبعاد لعيون المحار. وقاموا بالتعاون مع الدكتور جافين تايلور من جامعة لوند بفحص ما يحدث لشعاع الضوء الذي يمر عبر العدسة الرقيقة والمختلة، والعين الداخلية وكلتا شبكية العين، ثم ينعكس مرة أخرى من المرآة إلى شبكية العين. أظهرت عمليات المحاكاة التي أعقبت مسار شعاع الضوء أن الضوء من زوايا دخول مختلفة ينعكس بطريقة مركزة من أجزاء مختلفة من السطح المحدب للمرآة إلى إحدى شبكيتي العين. يشير هذا التحليل إلى أنه يمكن استخدام إحدى الشبكيتين للرؤية المحيطية في الضوء الخافت، بينما تركز الأخرى بشكل أفضل على خط الرؤية المركزي للعين. كشفت عمليات المحاكاة والتجارب الإضافية أن نظام الرؤية هذا يعد حلاً فعالاً لإنتاج صورة مركزة نسبيًا في عين المحار المدمجة.
يقول البروفيسور آدي: "ترى كل عين أشكالًا حقيقية، وليس فقط الضوء والظل كما هو الحال في العديد من الكائنات البحرية الأخرى". "يمكنهم تمييز شكل نجم البحر الذي قد يقترب منهم لالتهامهم بوضوح."
ويضيف البروفيسور وينر: "لقد رأينا مستوى عالٍ جدًا من التحكم في توجيه نمو بلورات الجوانين". "إن الأبعاد الصغيرة للمرايا لا تترك مجالًا كبيرًا للأخطاء في انحناءها."
"ما زلنا لا نعرف بالضبط ما الذي يراه الإسكالوب من خلال عيونه الـ 200. لا يمتلك المحار المزعوم دماغًا يمكنه معالجة الصور، ولكن هناك أدلة على وجود بعض التنسيق بين عيونه المتعددة.
بالنسبة للباحثين، ليس من المستغرب أن يتطور نظام الرؤية غير العادي هذا في المحيط. ظهر البصر لأول مرة في الكائنات البحرية، وتطور إلى عدة أشكال فريدة. يوضح البروفيسور أورون: "إن الرؤية تحت الماء أصعب بكثير من الرؤية في الهواء. قد تكون العدسات، في النهاية، أكثر كفاءة في تركيز الضوء، لكن المرايا الموجودة في عيون المحار تعمل بشكل جيد بشكل مدهش".
يقول البروفيسور آدي: "ما زلنا لا نعرف بالضبط ما الذي يراه الإسكالوب من خلال عيونه الـ 200". "لا يمتلك الإسكالوب المزعوم دماغًا يمكنه معالجة الصور. ولكن هناك دليل على وجود بعض التنسيق بين عيونها المتعددة."
يقول الدكتور بالمر: «إلى جانب الكشف عن طريقة عمل هذا النظام البصري البيولوجي الرائع، كان البحث فريدًا من نوعه في الطريقة التي نسج بها «القصة» من وجهات نظر وأساليب مختلفة. كان من المستحيل فهم كيفية عمل النظام دون مساهمة كل واحد منا".
د. فلاد برومفيلد و د. نداف العاد من قسم البنى التحتية للبحوث الكيميائية، د. دفير غور من قسم البيولوجيا الجزيئية للخلية وفيزياء الأنظمة المعقدة، د. ميخال شيمش من قسم البيولوجيا الهيكلية وقسم البيولوجيا الجزيئية للخلية، والطالبة آية أوشيروف من قسم المواد والأسطح.
