Kameleony żyją w Afryce, Europie i Azji. Dzięki przypominającym rękawice kuchenne łapom i chwytnemu ogonowi są dobrze przystosowane do chodzenia po gałęziach. Zmienne ubarwienie, wystrzeliwujący z prędkością 100 kilometrów na godzinę lepki język i obracające się w różne strony oczy kameleona fascynowały już starożytnych Egipcjan i Greków. Jednak dopiero teraz udało się odkryć, w jaki sposób oczy te mogą się poruszać niezależnie od siebie i patrzeć w dwóch różnych kierunkach jednocześnie. Za wyłupiastymi oczami kameleona znajdują się dwa długie, zwinięte nerwy wzrokowe — struktura niespotykana u żadnej innej jaszczurki i rzadka wśród wszystkich zwierząt.

„Oczy kameleona są jak kamery bezpieczeństwa, poruszające się we wszystkich kierunkach — wyjaśnił Juan Daza, profesor Sam Houston State University (USA) i autor nowego badania opisującego tę cechę. - Poruszają oczami niezależnie, skanując otoczenie w poszukiwaniu ofiary. W momencie znalezienia ofiary ich oczy koordynują się i podążają w jednym kierunku, aby móc obliczyć, gdzie wystrzelić język”.

Edward Stanley, dyrektor laboratorium obrazowania cyfrowego Florida Museum of Natural History po raz pierwszy zauważył unikalny kształt zwiniętych nerwów wzrokowych na tomografii komputerowej maleńkiego kameleona liściowego (Brookesia minima), kiedy odwiedzał laboratorium Dazy w 2017 roku.

„Byłem zaskoczony samą strukturą, ale bardziej zdziwiło mnie to, że nikt inny jej nie zauważył – powiedział Daza. - Kameleony są dobrze zbadane, a ludzie od dawna prowadzą nad nimi badania anatomiczne”.

Ponad dwa tysiące lat temu grecki filozof Arystoteles wysunął błędną teorię, że kameleony w ogóle nie mają nerwów wzrokowych, a ich oczy są bezpośrednio połączone z mózgiem, co umożliwia im niezależne ruchy. W połowie XVII wieku rzymski lekarz Domenico Panaroli zakwestionował poglądy Arystotelesa, argumentując, że kameleony posiadają nerwy wzrokowe, ale – w przeciwieństwie do większości innych zwierząt – nie krzyżują się one. To krzyżowanie powoduje, że obraz widziany w prawym oku jest przetwarzany przez lewą półkulę mózgu i odwrotnie. Panaroli racjonalizował, że bez tej struktury krzyżowania się oczy kameleona mogłyby się swobodnie poruszać.

Isaac Newton, również zaintrygowany dziwną strukturą oczu kameleona, propagował teorię Panaroliego i wielokrotnie wspominał o tym zwierzęciu w swojej książce „Optiks” z 1704 roku, która obejmuje trzy dekady jego prac oraz teorie dotyczące światła i barwy. Z kolei francuski anatom Claude Perrault naszkicował dwa nerwy wzrokowe zwierzęcia, krzyżujące się, a następnie biegnące w linii prostej, w swojej książce z 1669 roku o anatomii kameleona.

Z biegiem lat obserwacje naukowców zbliżały się do prawdy, ale ostatecznie nie udało im się uchwycić prawdziwego kształtu nerwów wzrokowych. W swoim traktacie o mózgach i nerwach jaszczurek z 1852 roku Johann Fischer zilustrował fragment nerwu wzrokowego kameleona, który obejmował fragment zwoju, ale reszta została wycięta z rysunku, a samo zwiniecie nigdy nie zostało opisane. Ponad półtora wieku później, w 2015 roku, Lev-Ari Thidar, student Uniwersytetu w Hajfie opisał fragment nerwu wzrokowego kameleona jako mający kształt litery C. Dopiero po wyczerpujących poszukiwaniach naukowcy mogli potwierdzić, że nie istnieje jeszcze żaden opublikowany opis zwiniętego nerwu wzrokowego.

We wcześniejszych publikacjach naukowcy opierali się na sekcjach, ale podczas sekcji często dochodziło do przemieszczenia lub zniszczenia nerwów wzrokowych, co nie pozwalało poznać ich prawdziwej struktury.

Wszechobecna w medycynie technologia tomografii komputerowej staje się coraz powszechniejsza w pracach badawczych. Pozwala naukowcom na wizualizację struktur ukrytych w próbkach. Naukowcy z Teksasu wykorzystali dane z bazy oVert (skrót od openVertebrate). Ta inicjatywa, zainicjowana przez koalicję 18 amerykańskich instytucji, a kierowana przez Florida Museum of Natural History udostępnia bezpłatne, cyfrowe, trójwymiarowe modele anatomii kręgowców oraz dane dla naukowców, nauczycieli, studentów i ogółu społeczeństwa.

„Cyfrowe metody rewolucjonizują tę dziedzinę – powiedział Daza. - Wcześniej nie można było odkryć takich szczegółów. Dzięki tym metodom można zobaczyć rzeczy bez wpływu na anatomię lub uszkodzenie okazu”.

Zespół badawczy pobrał i przeanalizował tomografię komputerową ponad trzydziestu jaszczurek i węży, w tym trzech gatunków kameleonów reprezentujących. Stworzyli trójwymiarowe modele mózgu dla 18 jaszczurek i zmierzyli ich nerwy wzrokowe. Wszystkie trzy badane gatunki kameleonów miały znacznie dłuższe i bardziej zwinięte nerwy wzrokowe niż ich pobratymcy.

Zespół pogłębił swoje badania, aby zaobserwować, jak te unikalne nerwy wzrokowe powstają w trakcie rozwoju kameleona. Zmierzyli nerwy wzrokowe na trzech etapach embrionalnych kameleona jemeńskiego (Chamaeleo calyptratus). Na najwcześniejszym etapie nerwy wzrokowe zarodka były proste, ale przed wykluciem się z jaja wydłużyły się i zaczęły tworzyć pętle widoczne u osobników dorosłych.

Wśród kręgowców zwierzęta o dużych oczach stosują zazwyczaj jedną z dwóch strategii poszerzania pola widzenia: poruszają szyją (jak sowy i lemury) lub oczami. Ludzie rozwinęli rozciągliwe nerwy wzrokowe, które pozwalają oczom poruszać się. Gryzonie, podobnie, mają faliste włókna nerwowe, które zapewniają większą elastyczność.

Ponieważ kameleony mają ograniczoną ruchomość szyi, prawdopodobnie potrzebowały innego sposobu na zmniejszenie wysiłku fizycznego związanego z poruszaniem oczami. Rozwiązaniem wydaje się być spiralny nerw wzrokowy, który jest adaptacją obserwowaną tylko u kilku bezkręgowców, takich jak muchówki z rodziny Diopsidae, mające oczy na szypułkach.

„Można porównać nerwy wzrokowe do starych telefonów – powiedział Daza. - Pierwsze telefony miały po prostu prosty przewód przymocowany do zestawu słuchawkowego, ale potem ktoś wpadł na pomysł, aby zwinąć przewód i nadać mu więcej luzu, aby ludzie mogli przejść dalej, trzymając go. Właśnie to robią te zwierzęta: maksymalizują zakres ruchu oka, tworząc tę zwiniętą strukturę”.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ agt/