Akių dėmė – šviesos jutimo organas paprastiems gyvūnams ir protistams
Atraskite, kaip akių dėmė leidžia paprastiems gyvūnams ir protistams jausti šviesą — opsinai, elgesio reakcijos ir akių evoliucija nuo Kambro sprogimo.
Akių dėmė – paprastas biologijos organas, naudojamas šviesai aptikti. Ji dar gali būti vadinama akiduobe arba pigmentine duobute (lot. ocellus). Tokios struktūros gana dažnos tarp mažų, paprastų bestuburių, pavyzdžiui, Planaria. Akių dėmelės neturi lęšių ar kitų fokusavimo priemonių, todėl jos tik sugeba aptikti šviesos ir tamsos skirtumą bei šviesos kryptį, bet nesuteikia gyvūnui vaizdinio regėjimo, kokį turi sudėtingos akys.
Sandara ir veikimo principas
Daugelio paprastų gyvūnų akių dėmelė turi pigmento sluoksnį, sudarantį dalinę „skėtinę“ (pigmentinė duobutė), kuri užstoja šviesą iš tam tikrų krypčių. Šioje vietoje yra fotoreceptorių ląstelės, kuriose randama šviesai jautri molekulė — opsinas. Opsinai yra fotoreceptoriniai baltymai, kurie reaguodami į fotonus sukelia signalų grandinę ląstelėje. Iš akies taškelio nervinė skaidula arba paprastas jutiminis nervinis ryšys nuneša informaciją į gyvūno nervų sistemą. Dėl to gyvūnas gali keisti elgseną — pavyzdžiui, slėpti(si) ar judėti link tamsesnės / šviesesnės vietos — kai virš jo praeina šešėlis arba pasikeičia aplinkos apšvietimas.
Protistai ir ląstelinės akių dėmės
Akių taškeliai pasitaiko ir vienaląsčiuose protistuose, pavyzdžiui, Euglena ir Chlamydomonas, kur jie dažnai yra susiję su judėjimo organelėmis — blakstienėlėmis arba vytinėmis. Tokiame ląstelės „akių taškelyje“ pigmento granulių rinkinys (dažnai karotenoidai) sukuria šešėlį, kuris padeda nustatyti šviesos kryptį. Fotoreceptoriai (opsinai ar kitokie fotoreceptoriai) tada įtakoja blakstienėlių ar žiuželio judesį, suteikdami ląstelei galimybę atlikti fototaksiją — kryptinį judėjimą link šviesos (pozityvi fototaksija) arba nuo jos (negatyvi fototaksija).
Evoliucija ir fosilijos
Pirmosios iki šiol rastos akių fosilijos yra iš ankstyvojo kambro periodo (maždaug prieš 540 mln. metų). Šiuo laikotarpiu įvyko akivaizdžiai spartus evoliucijos proveržis, vadinamas "Kambro sprogimu". Viena iš hipotezių yra ta, kad akių evoliucija pradėjo arba pagreitino <ginklavimosi varžybas, kurios lėmė spartų evoliucijos šuolį — atsiradus gebėjimui geriau suvokti aplinką, plėšrūnai galėjo efektyviau medžioti, o grobis — geriau slėptis. Prieš sudėtingesnių akių atsiradimą, daugelis organizmų greičiausiai naudojo paprastas šviesos jautrumo struktūras (akių dėmeles), kurios leido orientuotis pagal šviesą, bet nesudarydavo vaizdinio regėjimo.
Funkcija, įvairovė ir reikšmė
Akių dėmės yra paprastas, tačiau labai naudingas sprendimas aplinkos apšvietimo detektavimui. Jos suteikia organizmams greitą informacija apie:
- dienos ciklą ir miego aktyvumo režimus (cirkadiniai ritmai);
- apšvietimo kryptį — svarbu judėjimui, orientacijai ir slėpimuisi;
- greitą reagavimą į šešėlius — pvz., plėšrūno pavojų.
Trumpai tariant, akių dėmė yra paprastas, bet efektyvus šviesos jutiklis — svarbi prisitaikymo dalis daugelyje paprastų gyvūnų ir protistų, leidžianti jiems reaguoti į apšvietimo sąlygas ir geriau orientuotis savo aplinkoje.
Pagrindiniai moliuskų akių evoliucijos etapai.
Chlamydomonas ląstelės su chloroplasto akių dėme schema
Euglena ląstelės su raudonuoju akių taškeliu schema
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra akių dėmė?
A: Akių taškelis yra paprastas organas, naudojamas šviesai aptikti mažuose, paprastuose bestuburiuose, pavyzdžiui, Planaria, ir vienaląsčiuose protistuose, pavyzdžiui, Euglena ir Chlamydomonas.
K: Kaip dar vadinasi akių dėmelė?
A: Akių taškelis taip pat gali būti vadinamas akytkūniu arba pigmentine duobute.
K: Kuo akių dėmės skiriasi nuo mūsų akių?
A: Akių taškeliai neturi lęšių ar kokių nors fokusavimo priemonių, todėl jie gali tik jausti šviesą nuo tamsos, bet nesuteikia gyvūnui regimojo vaizdo, kaip mūsų akys.
K: Kaip gyvūnai su akių taškeliais reaguoja į šviesą?
A.: Daugelio gyvūnų, turinčių akių taškus, pigmentinė molekulė, vadinama opsinu, aptinka šviesą, o nervinė skaidula perduoda informaciją iš akių taško į paprastą gyvūno nervų sistemą. Tai leidžia gyvūnui judėti reaguojant į tokius dalykus, kaip šešėlis, einantis virš jo.
K.: Kada iškastinėse fosilijose pirmą kartą pasirodė akys?
A: Pirmosios suakmenėjusios akys datuojamos ankstyvuoju kambro periodu, maždaug prieš 540 milijonų metų.
K: Kas yra "Kambro sprogimas"?
A: Kambro sprogimas - tai sparčios evoliucijos protrūkis, įvykęs ankstyvuoju kambro periodu.
K: Kokia teorija apie tai, kaip akių evoliucija galėjo turėti įtakos šiai sparčiai evoliucijai?
A.: Viena iš teorijų teigia, kad akių evoliucija sukėlė "ginklavimosi varžybas", kurios lėmė spartų evoliucijos šuolį. Geriau matantys organizmai galėjo geriau orientuotis aplinkoje ir rasti maisto, todėl jie turėjo konkurencinį pranašumą prieš akių neturinčius organizmus.
Ieškoti