У древних трилобитов были хрустальные глаза, и они до сих пор остаются загадкой: ScienceAlert

Природа на протяжении тысячелетий пробовала довольно дикие подходы к решению жизненных проблем, и это справедливо и для зрения.

Один из самых ранних примеров сложного глаза, возможно, основывался на довольно необычном материале для фокусировки света, который не встречается у современных организмов. Глаза принадлежали вымершей группе животных, называемых трилобитами, и их глаза были сделаны из твердого кристалла, минерала, известного как кальцит – странная маленькая причуда, которая дает нам представление о том, как эти ранние животные чувствовали мир вокруг себя.

Трилобиты вымерли около 250 миллионов лет назад, но существовали примерно 300 миллионов лет до этого. В летописи окаменелостей также имеется множество строений тел трилобитов, что позволяет предположить, что эти 300 миллионов лет были очень успешными. А поскольку их странные глаза были сделаны из камня, они часто прекрасно сохранились во многих окаменелостях, которые они оставили после себя.

Именно поэтому мы знаем, что у трилобитов были сложные глаза, как у насекомых, состоящие из скоплений фоторецепторных единиц, называемых омматидиями, каждая из которых имела свои собственные фоторецепторы и линзы. Исследование сломанных участков окаменелых линз выявило кристаллический материал, состоящий из кальцита.

Чистый кальцит прозрачен, поэтому теоретически свет может проникать в него и фокусироваться там, где его смогут обнаружить фоторецепторы. Как и в случае со зрением насекомых, здесь, вероятно, был компромисс: трилобиты, вероятно, не видели в высоком пространственном разрешении, но они были особенно чувствительны к движению.

Существовало три вида этих глаз трилобита. Самым старым и наиболее распространенным является тип, известный как голохроальный, при котором небольшие омматидии покрыты единственной мембраной роговицы, при этом соседние линзы находятся в прямом контакте друг с другом.

Абатохроальный глаз встречается только у семейства Eodiscidae; каждая маленькая линза покрыта тонкой роговицей.

Наконец, шизохроальный глаз встречается только у подотряда Phacopina. Хрусталики крупнее, широко разнесены, каждая имеет собственную роговицу. Вероятно, как полагают ученые, они были узкоспециализированными.

Голохроальный глаз наиболее похож на современные аппозиционные глаза, наблюдаемые у некоторых насекомых и ракообразных, и ученые полагают, что они работают аналогичным образом. Каждый омматидий действует индивидуально, и образ, который видит насекомое, представляет собой мозаику всех образов вместе взятых.

Однако с кальцитом дела обстоят немного сложнее. Кальцит обладает одним из самых сильных двулучепреломлений в природе. Это означает, что у него два показателя преломления; Свет будет расщепляться дважды при прохождении через кальцит, причем два луча движутся с разной скоростью, создавая двойное изображение.

Для небольших омматидиев, видимых в голохроальном глазу, это вряд ли будет проблемой; отклонение лучей меньше светочувствительного органа.

Для шизохроальных глаз двойное лучепреломление представляет собой большую проблему. Кристалл не является гибким, поэтому более крупные омматидии не могут изменить свою фокусировку, чтобы уменьшить эффект. Вместо этого ученые обнаружили, что шизохроальные глаза имеют так называемую структуру двойной линзы.

Это означает, что линза имеет два слоя, каждый с разным показателем преломления, которые могут корректировать двойное лучепреломление, почти как у трилобитов были встроенные очки. Линзы этого типа были изобретены отдельно математиками Рене Декартом и Христианом Гюйгенсом в 17 веке, не подозревая, что трилобиты опередили их.

Однако, несмотря на все наши знания о различных структурах глаза трилобита, мы до сих пор не совсем понимаем, как работал шизохроальный глаз, был ли он похож на аппозиционный глаз или делал что-то иначе, как предполагает другое строение.

Недавнее исследование показало, что глаза шизохроалов устроены гораздо сложнее, чем мы думали, и это приближает нас. Было обнаружено, что каждая линза закрывает собственный небольшой сложный глаз, образуя своего рода «гиперглаз».

Возможно, мы даже совершенно ошибались насчет зрения трилобитов. Исследование 2019 года задается вопросом, могли ли кальцитовые роговицы быть артефактом процесса консервации, подразумевая, что их хрустальные глаза гораздо менее уникальны, чем многие предполагают.