Η όραση των πτηνών

Οι περισσότεροι άνθρωποι θεωρούν ότι το οπτικό σύστημα του ανθρώπου βρίσκεται στην κορυφή της εξελικτικής πυραμίδας. Μας επιτρέπει να αντιλαμβανόμαστε τις τρεις διαστάσεις του χώρου, να εντοπίζουμε αντικείμενα από απόσταση και να κινούμαστε με ασφάλεια. Μπορούμε να αναγνωρίζουμε τους άλλους ανθρώπους και να «διαβάζουμε» τα συναισθήματά τους με μια απλή ματιά στο πρόσωπό τους.

vision

Σε τέτοιο βαθμό είμαστε οπτικά ζώα, ώστε με δυσκολία μπορούμε να φανταστούμε την όψη του κόσμου που μπορεί να προσφέρουν τα αισθητήρια άλλων ζώων, τα οποία επεκτείνονται σε πεδία ξένα για μας, όπως η ικανότητα των νυχτερίδων να κυνηγούν μικρά έντομα με βάση την αντανάκλαση των υψίσυχνων κραυγών που οι ίδιες εκπέμπουν. Η γνώση μας για την έγχρωμη όραση, όπως είναι φυσικό, βασίζεται κυρίως στο τι βλέπουμε εμείς οι άνθρωποι. Οι ερευνητές μπορούν εύκολα να κάνουν πειράματα με ανθρώπους για να ανακαλύψουν αν διάφορα μείγματα χρωμάτων τους φαίνονται ίδια ή διαφορετικά.

Έτσι, μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1970 μας διέφευγε ότι πολλά σπονδυλωτά, κυρίως ζώα που δεν ανήκουν στην οικογένεια των θηλαστικών, βλέπουν χρώματα σε τμήματα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που είναι αόρατο στον άνθρωπο και συγκεκριμένα στο εγγύς υπεριώδες. Μελέτες που ακολούθησαν από τότε μέχρι σήμερα έδειξαν ότι πέρα από πολλά έντομα, όλα τα πουλιά, οι σαύρες, οι χελώνες, αλλά και πολλά ψάρια έχουν υποδοχείς υπεριωδών ακτίνων στον αμφιβληστροειδή χιτώνα των ματιών τους. Ήταν φυσικό να γεννηθεί το ερώτημα: Γιατί τα θηλαστικά έχουν χειρότερη έγχρωμη όραση; Η αναζήτηση απάντησης σ’ αυτό, ξεδίπλωσε μια συναρπαστική εξελικτική ιστορία και επέτρεψε να δούμε με νέο μάτι τις εκπληκτικές δυνατότητες έγχρωμης όρασης των πουλιών.

flowerΜια ζίννια, όπως την βλέπουν, από πάνω αριστερά:
ο άνθρωπος, τα πουλιά, οι πεταλούδες και οι μέλισσες.

Κατ’ αρχήν, μια συνηθισμένη παρανόηση είναι αυτή που γεννιέται από το γεγονός ότι τα αντικείμενα απορροφούν μερικά μήκη κύματος και ανακλούν το υπόλοιπο φως που πέφτει πάνω τους, με αποτέλεσμα τα χρώματα που βλέπουμε να σχετίζονται με τα μήκη κύματος του ανακλώμενου φωτός. Αν και όλα αυτά είναι σωστά, αυτό δε σημαίνει ότι το χρώμα είναι ιδιότητα του φωτός ή των αντικειμένων που ανακλούν το φως. Το χρώμα είναι η αίσθηση που γεννιέται στον εγκέφαλό μας όταν φτάνει σ’ αυτόν ο άλφα ή ο βήτα συνδυασμός (ηλεκτρικών) ερεθισμάτων, σαν αποτέλεσμα των διεγέρσεων των κωνίων των ματιών μας από τα διαφορετικού μήκους κύματα, που ανακλούν τα αντικείμενα.

Το ένα είδος φωτοευαίσθητων κυττάρων στον αμφιβληστροειδή, τα ραβδία, περιέχουν την πρωτεΐνη ροδοψίνη και διεγείρονται περισσότερο από φως με μήκος κύματος περίπου στη μέση του οπτικού φάσματος. Τα ραβδία αν και «τυφλά» στα χρώματα, είναι ευαίσθητα σε χαμηλό φωτισμό. Η έγχρωμη όραση στα σπονδυλωτά αρχίζει στα κύτταρα των κωνίων. Κάθε κωνίο περιέχει μια χρωστική, που είναι παραλλαγή της πρωτεΐνης οψίνη. Όταν η χρωστική απορροφήσει φωτόνια, αλλάζει το σχήμα ενός μικρού μορίου που είναι συνδεδεμένο με αυτή, πυροδοτώντας μια ακολουθία μοριακών αλληλεπιδράσεων, που τελικά οδηγούν στον ερεθισμό του κωνίου. Αυτός ο ερεθισμός μεταδίδεται σε παρακείμενα νευρικά κύτταρα και τελικά μέσω του οπτικού νεύρου φτάνει σαν ηλεκτρικός παλμός στον εγκέφαλο μεταφέροντας την πληροφορία για το φως που έφτασε στο μάτι.

vision2Όσο εντονότερο είναι το φως, τόσο περισσότερα φωτόνια απορροφώνται και τόσο πιο ισχυρός είναι ο παλμός που φτάνει στον εγκέφαλο μεταφραζόμενος σε λαμπρότητα. Αλλά η πληροφορία που μπορεί να μεταφέρει ένα κωνίο είναι περιορισμένη: από μόνο του το κύτταρο δεν μπορεί να πει στον εγκέφαλο ποιο μήκος κύματος προκάλεσε τη διέγερσή του. Ορισμένα μήκη κύματος απορροφώνται καλύτερα από άλλα και κάθε χρωστική χαρακτηρίζεται από ένα διάγραμμα που δείχνει πώς μεταβάλλεται η απορρόφηση σαν συνάρτηση του μήκους κύματος. Μια χρωστική μπορεί να απορροφά δύο διαφορετικά μήκη κύματος το ίδιο καλά, αλλά δεν μπορεί να τα διακρίνει επειδή και τα δύο τη διεγείρουν. Το μόνο που μπορεί να κάνει ένα κωνίο, είναι να «μετρήσει» τα φωτόνια που απορροφά. Έτσι, ένα κωνίο μπορεί να διεγερθεί το ίδιο από ένα έντονο φως όχι έντονα απορροφώμενου μήκους κύματος, όπως και από ένα αδύναμο φως έντονα απορροφώμενου μήκους κύματος.

Το συμπέρασμα είναι ότι ο εγκέφαλος για να δει χρώμα πρέπει να συγκρίνει τις αντιδράσεις δύο ή περισσότερων κατηγοριών κωνίων που περιέχουν διαφορετικές οπτικές χρωστικές. Η παρουσία περισσότερων των δύο τύπων κωνίων στον αμφιβληστροειδή επιτρέπει μεγαλύτερη χρωματική αντιληπτική ικανότητα. Τα πουλιά έχουν τέσσερις τύπους κληρονομημένους από καθεμιά από τις τέσσερις εξελικτικές γραμμές της ζωής στη Γη. Τα περισσότερα από τα θηλαστικά έχουν μόνο δύο τύπους (οι άλλοι δύο χάθηκαν στο Μεσοζωικό αιώνα, στο διάστημα πριν από 245 έως 65 εκατομμύρια χρόνια), ενώ ο άνθρωπος και τα άλλα πρωτεύοντα θηλαστικά έχουν τρεις τύπους κωνίων.

Ο τεράστιος χρωματικός πλούτος της όρασης των πουλιών και ιδιαίτερα η ικανότητά τους να βλέπουν το εγγύς υπεριώδες, έχει επίδραση στην ικανότητά τους να ξεχωρίζουν το αντίθετο φύλο (πουλιά που σε μας φαίνονται πανομοιότυπα είναι πολύ διαφορετικά όταν τα «δει» κανείς στο υπεριώδες) και στην ικανότητά τους να διακρίνουν ένα υγιές και εύρωστο ταίρι από ένα λιγότερο υγιές ή εύρωστο (τα πούπουλα των δυνατότερων πουλιών ανακλούν περισσότερη υπεριώδη ακτινοβολία). Η ύπαρξη στα μάτια υποδοχέα για τις υπεριώδεις ακτίνες, προσφέρει πλεονέκτημα και στην αναζήτηση τροφής. Οι κηρώδεις επιφάνειες πολλών φρούτων και μούρων ανακλούν έντονα τις ακτίνες υπεριώδους φωτός. Στα αρπακτικά ο υποδοχέας υπεριωδών προσφέρει σχεδόν μαγικές ικανότητες. Τα γεράκια μπορούν να δουν από ψηλά το ίχνος που αφήνουν οι διάφορες εκκρίσεις των τρωκτικών, επειδή αυτές ανακλούν πιο έντονα το υπεριώδες φως.

πηγή: Scientific American (Σταύρος Ξενικουδάκης)

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s