Kuidas on osad loomad võimelised nägema pilkases pimeduses?
Ajal, mil meie magame, peavad miljonid teised loomad lootma ellujäämisel oma nägemissüsteemi peale. Sama kehtib ka loomade puhul, kes elavad süvamere igaveses pimeduses. Tegelikult tegutseb valdav enamus maailma loomadest peamiselt hämaras valguses. Kuidas saab nende suurepärane nägemisvõime võimalik olla, eriti putukate puhul, kellel on tillukesed silmad ja riisiterast väiksem aju? Millised optilised ja närvistrateegiad on neil arenenud, mis võimaldavad neil hämaruses nii hästi näha?
Nendele küsimustele vastamiseks pöörasime oma tähelepanu ööputukatele. Selgub, et vaatamata nende miniatuursele nägemissüsteemile näevad öise eluviisiga putukad hämaruses hämmastavalt hästi. Viimastel aastatel on avastatud, et ööputukad suudavad lennu ajal takistusi kindlaks määrata ja neid vältida, eristada värve, tajuda vaevumärgatavaid liigutusi, õppida selgeks visuaalsed orientiirid ning kasutada neid sihile jõudmiseks. Nad suudavad isegi orienteeruda, kasutades Kuu tekitatud nõrka taeva polarisatsioonimustrit, ja tähtkujude abil navigeerida.
Paljudel juhtudel tundub, et selline nägemisvõime trotsib peaaegu füüsilise võimalikkuse piire. Näiteks öise eluviisiga Kesk-Ameerika mesilase (Megalopta genalis) tillukesed silmad neelavad vaid viis footonit (valgusosakest), kui valgustase on kõige madalam – see on uskumatult nõrk visuaalne signaal.
Ent ometi suudab ta südaööl tihedas ja läbitungimatus vihmametsas korjereise teha ja lennata seejärel turvaliselt tagasi oma pessa, milleks on silmapaistmatu õõnes puutükk metsa alustaimestikus. Et teada saada, kuidas selline sooritus võimalik on, hakkasime hiljuti uurima öise eluviisiga surulasi. Need ilusad putukad – selgrootute maailma koolibrid – on saledad, kiire lennuga liblikad, kes otsivad pidevalt nektarist tulvil lilli. Kui õis on leitud, hõljub liblikas selle ees, kasutades nektari imemiseks oma imilonti.
Öise eluviisiga suur-punasuru (Deilephila elpenor) on fantastiline olend, kes on kaetud sulgjate roosade ja roheliste soomustega ning kogub nektarit üksnes ööpimeduses. Mitmed aastad tagasi avastasime, et see liblikas suudab öösel värve eristada, olles teadaolevalt esimene taolise võimega ööloom.
Kuid see liblikas paljastas hiljuti veel ühe saladuse: nimelt närvitrikid, mida ta väga hämaras valguses hästi nägemiseks kasutab. Neid nippe rakendavad kindlasti ka teised ööputukad (näiteks Megalopta). Avastasime aju nägemiskeskuse närviahelaid uurides, et Deilephila näeb hämaras, liites osavalt kokku erinevad ajas ja ruumis kokkukogutud footonid. Aja mõttes sarnaneb see pisut kaamera katikuaja pikendamisega hämaras valguses. Jättes katiku kauemaks avatuks, jõuab rohkem valgust pildisensorini ja nii tekib heledam kujutis. Puuduseks on aga see, et kõik, mis liigub kiiresti – näiteks mööduv auto – jääb märkamatuks ning putukas ei saa seda näha.
Närvisummeerimine
Et liita footonid ruumis kokku, saab üksikud pildisensori pikslid ühendada, luues vähem, ent suuremaid (ja seega ka valgustundlikumaid) “superpiksleid”. Jällegi on selle strateegia negatiivseks küljeks fakt, et kuigi pilt muutub heledamaks, muutub see ka udusemaks ja täpsemad ruumilised üksikasjad kaovad. Ent öölooma jaoks, kes ponnistab pimedas näha, on võime näha heledamalt jämedakoelisemat ja aeglasemat maailma tõenäoliselt parem kui üldse mitte midagi näha (mis oleks ainus alternatiiv).
Meie füsioloogilised uuringud on näidanud, et taoline footonite närvisummeerimine ajas ja ruumis on öise eluviisiga Deilephila jaoks ääretult kasulik. Erineva valgusintensiivsuse puhul, alates ehavalgusest kuni tähevalguseni, aitab summeerimine oluliselt suurendada Deilephila võimet näha ka hämaras. Tegelikult saab ta tänu neile närvimehhanismidele näha umbes 100 korda väiksema valgusintensiivsuse juures. Summeerimise kasu on nii suur, et ka teised ööputukad, nagu näiteks Megalopta, toetuvad suure tõenäosusega samale.
Maailm ööputukate pilgu läbi ei pruugi olla nii terav ega selgelt eristatav kui see, mida kogevad nende päevasel ajal tegutsevad sugulased. Ent summeerimine tagab piisavalt heleda valguse, et avastada ja kohtuda võimalike partneritega, jälitada ja tabada saaki, et liikuda pesa vahet ning vältida lennu ajal takistusi. Ilma selleta võimeta oleksid nad nagu pimedad nagu kõik me ülejäänud.
Allikas: iflscience.com
