У маленьких, скромных хитонов с панцирем глаза не похожи ни на одно другое существо животного царства. У некоторых из этих морских моллюсков в сегментированные раковины встроены тысячи луковицеобразных маленьких глаз, все с линзами, сделанными из минерала под названием арагонит. Хотя эти органы чувств, называемые глазками, крошечные и примитивные, считается, что они способны к истинному зрению, различая формы и свет.
Однако у других видов хитонов есть меньшие «глазные пятна», которые функционируют больше как отдельные пиксели, во многом подобно компонентам сложного глаза насекомых или креветок-богомолов, образуя зрительный сенсор, распределенный по панцирю хитона.
Новое исследование, изучающее, как возникли эти различные зрительные системы, теперь выявило удивительную эволюционную проворность этих обитающих в скалах существ: их предки спешно развивали глаза в четырех разных случаях, в результате чего сегодня появились два совершенно разных типа зрительных систем. Исследование опубликовано в журнале Science.
Исследование, хотя и не такое повторяющееся, как крабы и их строение тела, идущее боком, которые эволюционировали как минимум пять раз, еще раз показывает, как эволюция предлагает множество решений основных проблем, например, как использовать свет, чтобы не превратиться в обед.
«Мы исходили из того, что существует два типа глаз, поэтому мы не ожидали четырех независимых источников происхождения», — говорит ведущий автор исследования Ребекка Варни из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «Тот факт, что у хитонов развивались глаза четыре раза, двумя разными способами, меня очень удивляет».
Чтобы реконструировать эту эволюционную историю, исследователи сравнили окаменелости и проанализировали образцы ДНК, взятые из образцов, хранящихся в Музее естественной истории Санта-Барбары, чтобы собрать воедино эволюционное древо хитонов.
Анализ показал, что две зрительные системы развивались дважды и в быстрой последовательности. Как ни странно, группы, пришедшие к схожим визуальным структурам, не были наиболее тесно связаны друг с другом; они были дальними родственниками, разделенными миллионами лет.
Глазные пятна появились в одной группе хитонов еще 260–200 миллионов лет назад, во время триаса, когда впервые появились динозавры, просто вытеснив первые раковинные глаза, которые другая группа развила в юрском периоде примерно 200–150 миллионов лет назад.
Затем, между 150 и 100 миллионами лет назад, во время мелового периода, в хитонах Toniciinae и Acanthopleurinae появились раковинные глаза, что сделало их последними появившимися хрустальными глазами, о которых мы знаем.
Наконец, глазные пятна снова появились в другой ветви эволюционного древа хитонов уже в палеогене, примерно 75–25 миллионов лет назад.
После составления временной шкалы Варни и его коллеги все еще интересовались потенциальными условиями, которые управляли этой повторяющейся эволюцией.
Хитоны имеют в панцирных пластинках отверстия, через которые проходят зрительные нервы; оказывается, что виды с меньшим количеством щелей имели тенденцию к развитию меньшего количества и более сложных глаз-раковин. С другой стороны, у хитонов с большим количеством щелей образовались более многочисленные и более простые глазные пятна.
«Выяснение роли истории формировании результатов эволюции имеет решающее значение для нашего понимания того, как и почему персонажи могут развиваться предсказуемым образом», — заключают исследователи.
Что касается того, как эти структуры передают визуальную информацию хитонному мозгу, это предмет текущих исследований.
Из другого недавнего исследования мы знаем, что по крайней мере у одного вида хитонов более сложные глаза-раковины посылают визуальную информацию для обработки в кольцеобразную нервную структуру, которая окружает все их тело. Зрительные нервы, подключенные к этому кольцу, затем определяют местоположение объекта в зависимости от того, какие части кольца активируются.
