Τα παλαιότερα σπονδυλωτά είχαν τέσσερα μάτια

Πριν από περισσότερο από μισό δισεκατομμύριο χρόνια, τα παλαιότερα γνωστά σπονδυλωτά του κόσμου φαίνεται να είχαν ένα ασυνήθιστο ζευγάρι μάτια – και οι άνθρωποι μπορεί να κουβαλούν ακόμα τα απομεινάρια αυτής της αρχαίας εξελικτικής καινοτομίας.

Βρέθηκαν απολιθώματα δύο ασυνήθιστων ειδών αλεσμένων ψαριών που ονομάζονται Myllokunminga Peiyun Cong στο Πανεπιστήμιο Yunnan στην Κίνα και τους συναδέλφους του μεταξύ 2019 και 2024, στις όχθες της λίμνης Dianchi στη νοτιοδυτική Κίνα.

Οι αρχαίες μορφές ζωής που βρέθηκαν σε αυτήν την περιοχή, γνωστές ως βιοτότα Chengjiang, διατηρούνται εξαιρετικά. Περίπου 1.000.000.000 χρόνια πριν, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου γνωστής ως Κάμβριας, η ζωή εξερράγη σε ποικιλομορφία, με αποτέλεσμα σε μεγάλο βαθμό να ζουν σήμερα οι κύριες ομάδες ζώων.

Η εύρεση απολιθωμάτων σπονδυλωτών από την άρθρωση Cong περιελάμβανε διατηρημένα μαλακά μέρη του σώματος και τα μάτια των πλασμάτων.

Τα πολύπλοκα μάτια εξελίχθηκαν ανεξάρτητα σε πολλές ομάδες ζώων. Μερικά ασπόνδυλα, όπως τα έντομα, έχουν μάτια που αποτελούνται από εκατοντάδες ή χιλιάδες ξεχωριστές μονάδες, καθεμία από τις οποίες περιέχει το δικό της φακό, κώνο και φως, δημιουργώντας μαζί μια μωσαϊκή εικόνα.

Τα σπονδυλωτά, όπως οι άνθρωποι και τα ερπετά, έχουν αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν μάτια σε σχήμα κάμερας. Τα μάτια μας αποτελούνται από σφαιρικό φακό, αμφιβληστροειδή, ίριδα και μύες που ελέγχουν την κίνησή τους. Περιέχουν επίσης χρωστικές ουσίες που ονομάζονται μελανοσώματα, οι οποίες μεταξύ άλλων καθορίζουν το χρώμα των ματιών μας.

Το φως λάμπει στον αμφιβληστροειδή, δημιουργώντας σήματα που μεταδίδονται στον εγκέφαλο μέσω του οπτικού νεύρου.

Όταν ο Cong και οι συνεργάτες του μελέτησαν τα απολιθώματα κάτω από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, μπορούσαν να δουν δύο μάτια στο πλάι του κεφαλιού με διατηρημένα μελανοσώματα που περιέχουν μελανίνη και δύο μυστηριώδεις, πολύ μικρότερες, μαύρες μουντζούρες να παρεμβαίνουν.

«Η εντύπωση του φακού σε κάθε ένα από τα πλάγια μάτια και στο κέντρο των ματιών είναι σαφώς ακόμη μεγαλύτερη», λέει μέλος της ομάδας. Jacob Winther στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Παρόμοιες μαύρες κηλίδες έχουν παρατηρηθεί σε απολιθώματα μυλοκουνμιγιδών στο παρελθόν, αλλά ερμηνεύτηκαν ως ρινικοί σάκοι ή άλλα όργανα. Ο Vinther λέει ότι τα στοιχεία της ομάδας του δείχνουν ότι αυτά τα ζώα είχαν δύο ζευγάρια μάτια τύπου κάμερας. «Θα ήταν δυνατό για αυτά τα σπονδυλωτά ηλικίας 2.000.000 ετών να κάνουν μια παρόμοια εικόνα του κόσμου τους», είπε. «Αλλά η σημαντική διαφορά είναι ότι χρησιμοποιούσαν τέσσερα μάτια, όχι μόνο δύο».

Η ομάδα πιστεύει ότι αυτή η αρχαία ανάπτυξη των ματιών χωρίς ζευγάρια είναι μέρος της ανάπτυξης οργάνων που είναι γνωστά ως σύμπλεγμα επίφυσης. Μερικά σπονδυλωτά όπως τα ερπετά εξακολουθούν να έχουν ένα φωτοευαίσθητο όργανο στην κορυφή του κεφαλιού, που ονομάζεται βρεγματικό μάτι, αλλά στα θηλαστικά το σύμπλεγμα αποτελείται από έναν μόνο επίφυση, ο οποίος ρυθμίζει τον κύκλο του ύπνου εκκρίνοντας μελατονίνη.

«Δείχνουμε ότι (το όργανο της επίφυσης) είχε μια πιο σημαντική λειτουργία από τα μάτια στα πρώιμα σπονδυλωτά και ήταν σε θέση να δημιουργήσει μια κάπως αξιοπρεπή εικόνα πριν εξελιχθούν στα όργανα που ρυθμίζουν τον κύκλο του ύπνου μας», είπε ο Vinther.

Τα μεγάλα μάτια ήταν ίσως καλύτερα για να βλέπουν αντικείμενα στην υψηλότερη ανάλυση, λέει, ενώ τα μικρότερα μάτια θα βοηθούσαν το ζώο να πλησιάσει το σημείο. Αυτή η προοπτική θα παρείχε ένα ελαφρώς διαφορετικό πεδίο, καθαρό στις θάλασσες της Κάμβριας, όπου αυτά τα ψάρια με σαγόνι θα ήταν ένα επιθυμητό γεύμα.

«Πιθανότατα θα μπορούσαν να δουν καλά τα πράγματα, το σχήμα τους και κάποιο βαθμό τρισδιάστατης φύσης», είπε ο Vinther. “Είναι επίσης πιθανό να έχει ευρεία θέα στο περιβάλλον, όπως το στυλ IMAX, λόγω των τεσσάρων ματιών.”

Tetsuto Miyashita στο Καναδικό Μουσείο Φύσης στην Οτάβα λέει ότι «είναι μισόπιστος και μισοαπωθημένος από αυτή τη συναρπαστική νέα ερμηνεία του πρωτότυπου» αυτών των απολιθωμάτων.

Οι δομές που είναι ορατές μεταξύ των πλευρικών ματιών αυτών των απολιθωμάτων έχουν προβληματίσει εδώ και πολύ καιρό τους ερευνητές και είναι μια στιγμή «φωτός λαμπτήρα» για να συνειδητοποιήσουν ότι μπορεί να έχουν στηθεί με άλλα μάτια κάμερας, λέει.

Αλλά αν υπάρχουν μάτια, αυτό που κινείται: πού είναι η μύτη; «Υπάρχουν τόσα πολλά για την εξέλιξη του παλιού ψαριού που περιστρέφεται γύρω από τη μύτη, οπότε αν δεν διατηρηθεί, δεν είναι απίθανο να αναπτυχθεί», είπε.

Ο Miyashita προβλέπει ότι η συζήτηση θα είναι ουσιαστική μέχρι να δουν οι ειδικοί “μάτι με οφθαλμό”. «Είναι λογικό να προεξέχουν τόσα μάτια από το κεφάλι;». λέει

Τζον Πάτερσον στο Πανεπιστήμιο της Νέας Αγγλίας στο Armidale της Αυστραλίας, λέει ότι ένιωθε ότι αυτά τα είδη θηραμάτων «εξελίσσουν αυτό το είδος όρασης, μόνο και μόνο για να αποφύγουν τα τρομακτικά αρπακτικά που έρχονται πίσω τους».

«Το Cambrian είναι λίγο περίεργο όταν βλέπεις ζώα να κάνουν καταπληκτικά πράγματα για πρώτη φορά με μια εξελικτική έννοια, όπου όχι μόνο έχεις πάντα δύο μάτια να κοιτάζουν στο πλάι – αλλά μπορείς να έχεις μάτια σε άλλα μέρη του κεφαλιού».

Κάρμα Νανγκλού στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Riverside λέει ότι θα εξετάσει έναν πιο λεπτομερή χάρτη ολόκληρου του σώματος του απολιθώματος για να δει αν υπάρχουν άλλα παρόμοια χαρακτηριστικά αλλού που θα μπορούσαν να υποδεικνύουν στα μάτια του ότι είναι στην πραγματικότητα ένα τεχνούργημα της χημείας της απολίθωσης.