1. oldal
Kevés olyan dolog van a világon, amely jobban megvilágítja, hogy milyen kreativitásra is képes az evolúció, mint az élővilágban megfigyelhető szemek sokfélesége. Alapvetően mindegyik típusú látószerv ugyanazt a feladatot látja el: fényt detektál, majd azt elektromos jelekké alakítja át. A folyamat pontos módja azonban széles határok közt mozog. Akadnak egyszerű és összetett szemek, ásványokból álló és bifokális lencsék, illetve tükrös és optikai szálakhoz hasonló működésű látórendszerek is.
Vannak aztán olyan szemek is, amelyek tanulmányozása még évtizedek elteltével is tartogat meglepetéseket, és a szakértők csak mostanában kezdik megérteni, hogyan is működnek, evolúciójukról nem is beszélve. Az élővilág egyik legfurcsább, legidegenebb látószervét a sáskarákok tudhatják magukénak. A magasabbrendű rákok közé tartozó állatcsoport tagjainak összetett szeme több ezernyi apróbb egységből épül fel, amelyek mindegyike önállóan, egymástól függetlenül észleli a fényt. Az állatok szeme már első ránézésre is különlegesnek tűnik, legizgalmasabb részét azonban a középső sáv jelenti, ahol a sáskarákok látószervének színlátó egységei sorakoznak.
Míg az egészséges emberi szem három különböző hullámhossztartományra érzékeny fényreceptorral rendelkezik, amelyek a vörös, a zöld és a kék fényt észlelik, a sáskarákok látószerve 12−16 eltérő fotoreceptort számlál. Ez alapján első pillantásra azt hihetnénk, hogy a jellemzően különlegesen színpompás állatok számunkra észlelhetetlenül sokféle szín kavalkádjaként látják a körülöttük lévő világot. A tavalyi évben megjelent azonban egy tanulmány, amelynek szerzője, Hanna Thoen, a Queenslandi Egyetem kutatója kimutatta, hogy a sáskarákok alapvetően sokkal kevésbé hatékonyak a színek egymástól való megkülönböztetésében, mint a náluk sokkal szegényesebb fotoreceptor-készlettel rendelkező állatok.
Thoen azon receptorokra összpontosított kutatása során, amelyek az emberi szem számára is látható fény tartományába eső hullámhosszakat érzékelik. A sáskarákok színlátása azonban jelentősen túlterjed ezen a tartományon, és az adott fajtól függő mértékben átnyúlik az ultraibolyába. Egyik fajuk, a Neogonodactylus oerstedii például hat olyan fotoreceptorral is rendelkezik, amely az ultraibolya tartomány érzékelésére szolgál, ezek mindegyike más hullámhosszakra érzékeny. Jelenlegi ismereteink szerint ez a legösszetettebb ultraibolya-érzékelőrendszer a természetben.
Ezt a hihetetlen receptoregyüttest vette górcső alá Michael Bok, a Marylandi Egyetem munkatársa. A sáskarákok az emberhez hasonlóan opszinoknak nevezett fehérjék révén érzékelik a színeket. A sejtmembránba ágyazott pigment-opszin együttesek szerkezete a beeső fény hatására megváltozik, reakciók sorát indítva be a sejtben. A különböző hullámhosszakra specializálódott opszinok néhány aminosavba térnek el egymástól. Az emberben legalábbis így van, tehát a szakértők joggal feltételezték, hogy ha egy sáskarák hat különböző hullámhosszra érzékeny fotoreceptorral rendelkezik, ezek legalább hat eltérő opszint foglalnak magukba.
Bok legnagyobb meglepetésére azonban csak két eltérő fehérje jelenlétét detektálta a sáskarák színreceptoraiban. Felmerülhet a kérdés, hogy mégis hogyan működhet hat különböző fotoreceptor mindössze kétfajta opszinnal. Bok szerint egyetlen magyarázat lehetséges: valami előszűri a fényt, mielőtt az a receptorokhoz érne.
Tegyük fel, hogy egy nagy tömegnyi ember sorakozik hat biztonsági őr előtt, akik mindegyike csak bizonyos nevű személyeket engedhet be. Az egyik az A betűsökért felel, a másik a B betűsökért, és így tovább. Az őrök maguk nem képesek megkülönböztetni a velük szemben sorakozókat, de ha megfelelő kezdőbetűvel rendelkező ember kerül eléjük, azt beengedik. Dolguk sokkal egyszerűbbé válik, ha az A betűsök maguktól felsorakoznak az A betűsökért felelős őr előtt, a B betűsök pedig az őket beengedni képes biztonsági őr előtt. Maguk az őrök ebben az esetben nem specializálódtak a személyek felismerésére, hanem maguk a személyek rendeződnek úgy, hogy az őrök képesek legyenek ellátni feladatukat.
2. oldal
Valami nagyon hasonló történik a sáskarákok szemében is. Amikor a fény belép a látószerv alegységeibe, először egy kehelyszerű struktúrán halad át, amely a receptorok fölött helyezkedik el. Ez a rész ultraibolya-blokkoló összetevőket tartalmaz, vagyis négy-öt különböző, úgynevezett mycosporine-szerű aminosavat (MAA), amelyek eltérő hullámhosszú ultraibolya sugárzásra érzékenyek. Ha ezen szűrőrendszert, illetve a kétféle opszint összekombináljuk, máris megvan a kívánt hat különböző UV-receptor.
A legtöbb tengeri állat szervezete összesen egy vagy két MAA-t tartalmaz. Ezek természetes napvédőkként működve megvédik az élőlények bőrét és szemét a káros UV-sugárzástól, csökkentve a daganatos betegségek kialakulásának kockázatát. A sáskarákokban azonban a molekuláknak ettől eltérő szerep jut: segítenek az állatok szemét a természet által kreált leghatékonyabb ultraibolya-detektorrá alakítani.
Az MAA-k eredete bizonytalan. Nem sok élőlény képes előállításukra, így többnyire környezetükből szerzik be ezeket feltehetően a táplálékkal vagy mikrobák révén. A Bok által azonosított vegyületek közt azonban akad kettő, amelyekkel még sosem találkozott senki. Elképzelhető tehát, hogy bár a sáskarákok az MAA-k termelésére nem is képesek, módosítani tudják a környezetükből felvett anyagokat, különböző UV-érzékenységű altípusokat kreálva ezekből.
„Amikor tavaly nyáron egy látással foglalkozó konferencián beszámoltunk az eredményekről, egyik kollégám azt kérdezte, hogy most, hogy megoldottuk a sáskarákokkal kapcsolatos legnagyobb problémát, mihez fogunk kezdeni?” – mondja Tom Cronin, a kutatás egyik résztvevője, aki szerint azért bőven akadnak még megválaszolatlan kérdések. Nem tudni például, hogy mindennek mi köze van a sáskarákok látásához, vagyis hogy miért fontos egyáltalán számukra az ultraibolya tartomány ilyen szintű érzékelése. És egyáltalán: miért van szükségük ilyen komplikált látószervekre?
A sáskarákokat vizsgáló szakértők tehát a jövőben is el lesznek látva feladatokkal. Bok és kollégái jelenleg azt vizsgálják, hogyan reagálnak az állatok az eltérő hullámhosszú UV-jelekre. Egyelőre annyit sikerült kideríteniük, hogy a rákok egyes rövid hullámhosszú jeleket annyira taszítónak találnak, hogy még az eléjük tett táplálékot is figyelmen kívül hagyják ezek jelenlétében. A kutatók szerint ennek talán köze lehet a sáskarákok fejlett közösségi életéhez és fajtársaikkal való interakcióikhoz. Elképzelhető például, hogy a testükkel visszatükrözött ultraibolya jelek révén kommunikálnak egymással.
„Egyelőre ez a vezető hipotézisünk, amelynek azonban máris megvannak a maga problémái” – mondja Cronin. „Jelek általában csak akkor jönnek létre a természetben, ha van mivel érzékelni ezeket. Ugyanígy általában nem jellemző, hogy egy jelek érzékelésére alkalmas rendszer csak úgy önmagában, feleslegesen létezzen.” Ha tehát a sáskarákok részleteiben képesek érzékelni az ultraibolya fényeket, annak nyilvánvalóan valami oka van: valahonnan, valamilyen célból ebbe a tartományba eső jelekkel találkoznak mindennapjaik során. A szakértők éppen ezért behatóan tanulmányozzák az állatok élőhelyeit is, a rejtély kulcsa után kutatva. Érdekes ugyanakkor, hogy bár a sáskarákok által lakott környezetben más fajok is élnek, ezek egyike sem rendelkezik olyan bonyolult látószervekkel, mint a különleges rákok.
Justin Marshall, Thoen munkatársa szerint a sáskarákok szemének komplexitása részben annak tudható be, hogy az állatok így komolyabb agyi feldolgozási folyamatok nélkül is képesek értelmezni az őket körülvevő világot, ami kifejezetten hasznos lehet az állatvilág leggyorsabb ragadozóinak tartott lények esetében. Ez azonban egyelőre szintén csak egy elmélet. A sáskarákok szemével kapcsolatban valószínűleg még sokáig találgathat a tudomány.
Hogy még egy különlegességet említsünk, nemrégiben az is kiderült, hogy az állatok látószervében az (emberileg) látható tartományt érzékelő receptorok és az ultraibolya receptorok eltérő idegekhez csatlakoznak, amelyek az agy különböző részei felé továbbítják a jeleket. A rendelkezésre álló bizonyítékok alapján tehát a sáskarák hihetetlenül bonyolult látórendszere két, egymástól függetlenül kifejlődött, önmagában is rendkívül komplex részből tevődik össze.
