Els ulls, des dels mecanismes més simples d'enfatización de la llum a màquines d'alta definició

2009/09/01 Korta Hernandez, Nerea - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia
• Zoologia
• Anatomia/Fisiologia

Sota l'aigua, a mil metres, arriba molt poca llum. Difícilment es pot veure res. No obstant això, els peixos que habiten a aquestes profunditats tenen mètodes per a detectar si arriba algun raig de llum. Generalment tenen ulls cilíndrics. D'aquesta manera, poden detectar els raigs dels peixos amb luminescència i la direcció de la llum. Però tenen un camp visual molt limitat, la qual cosa pot ser molt perillós en la vida salvatge.

Dues espècies de peixos abissals han superat aquest problema. Fins fa poc no es van capturar exemplars d'aquestes dues espècies, per la qual cosa es creien erròniament sobre elles.

Un d'ells és el peix Dolichopteryx longipes, sobre el qual es deia que tenia quatre ulls. Però quan va ser capturat, els investigadors van descobrir la peculiaritat dels seus ulls. No té quatre ulls, sinó dos. Els altres dos òrgans ogivals són miralls. Aquests miralls dirigeixen la llum cap a la retina perquè puguin veure el que tenen en la part inferior. "Dirigeixen la llum a la vista real, és molt intel·ligent. D'aquesta manera s'amplia el camp de captació, ja que té l'oportunitat de veure el superior i l'inferior", afirma la biòloga Mirin Bego Urrutia, professora i investigadora de Fisiologia Animal de la UPV.

Aquest peix és el primer vertebrat que ha desenvolupat miralls en els ulls per a enfocar la llum i controla l'orientació cap a un punt focal concret. No obstant això, la tècnica que utilitza per a crear el mirall no és nova: utilitza plaquitas de cristall orgànic en moltes capes, com molts peixos fan amb els escates.

L'altre cas és el de Macropinna microstoma. Des que va ser descrit en 1939, ha estat un misteri, amb un cap transparent que creien que només podia veure amb els seus ulls al superior. Però recentment es va rodar un exemplar per part dels investigadors de l'Aquari de la Badia Monterrey. Llavors van veure que el peix és capaç de moure's els ulls com volien, i que no està pegat al cap cap amunt. Això és el que explica que el cap sigui transparent, té els ulls dins del cap!

Potencial d'avantatge

Tots els indicis apunten al fet que en l'Explosió Càmbrica va aparèixer la capacitat de detectar la llum. Segons els experts, llavors va sorgir el depredador, per la qual cosa qualsevol avantatge podia ser determinant per a la supervivència. "Primer es va produir un procés fotoreceptor: ha d'existir un pigment, la llum ha d'excitar aquest pigment, la qual cosa provocarà una quinada nerviosa", explica Urrutia.

Urrutia aclareix que aquest procés apareix en tots els grups d'animals: "Es creu que l'evolució dels ulls ha estat repetida, però el punt inicial seria la fotorrecepción en tots". De fet, científics de l'Institut Max Planck investiguen els començaments de l'evolució ocular. Segons ells, el cuc aquàtic Platynereis dumerilii és l'espècie més pròxima a la formació dels ulls. Té quatre taques oculars formades per dues cèl·lules: un fotoreceptor i una cèl·lula de pigmentació. Els experts de Max Planck creuen que quan detecta la llum, un senyal elèctric mou el cuc cap a la llum.

A partir d'aquí, l'entorn va imposar les necessitats i, per tant, les diferents maneres de veure. Així, la fotorrecepción es va convertir en visió.

En els ulls capaços de crear imatge, els més simples s'assemblen a la cambra fosca, com els de Nautilus. Aquest mol·lusc no ha canviat durant milions d'anys i els seus ulls són dels més antics. "No té lents. Per un petit forat entra la llum, la qual cosa crea una imatge invertida en la part posterior, com feien les primeres càmeres fotogràfiques", afirma Urrutia.

Però a menor profunditat i fora de la mar, les necessitats canvien. Hi ha més llum i més depredadors. Per això, alguns artròpodes i mol·luscos tenen ulls de major camp visual, ulls composts. Les abelles són un exemple d'això. Els ulls composts estan formats per grups d'ulls simples. Cada ull simple és una omatidio, una unitat òptica. Cadascun d'ells rep una part del camp receptor. S'uneixen les zones receptores de cada unitat i s'obté la imatge en mosaic. Poden ser grans ulls amb alt contingut d'omatidios; a major grandària de l'ull, major amplitud del camp visual.

Entre els vertebrats van aparèixer els ulls que produeixen imatges d'alta resolució: els ulls de càmera fotogràfica. Són similars a les càmeres fotogràfiques actuals, amb lents per a refracció i concentració i amb l'iris com a diafragma.

L'exemple més conegut per a l'ésser humà és el de l'ésser humà, però no el més perfecte. La visió humana té diverses imperfeccions: "en primer lloc, els problemes normals de visió humana (miopia, astigmatisme...) serien mortals en la vida salvatge", explica Urrutia. D'altra banda, les cèl·lules fotorreceptoras humanes estan situades a l'inrevés. La llum ha de recórrer tot el globus ocular per a arribar a la retina, on es troben els fotorreceptores. A més, les cèl·lules ganglionars que formen el nervi òptic surten per la via de la llum, generant un punt cec. Seria com passar els cables per davant de l'objectiu de la càmera de fotos. No obstant això, el punt cec és compensat per la visió binocular i la part que falta està formada pel cervell.

Percepció de colors

La percepció dels colors també és diferent d'una espècie a una altra. La llum no arriba per igual a totes parts i els ulls s'han adaptat segons les necessitats.

"Els fotopigments són capaços de diferenciar colors. En els vertebrats, això ocorre en els cons", diu Urrutia. En la retina hi ha cons i bastons, cèl·lules fotorreceptoras sensibles a la llum. "Els fotopigments dels bastons, en ser tots del mateix tipus, proporcionen únicament informació sobre la intensitat". Els bastons funcionen bé en la foscor perquè són molt sensibles a la llum. Però els cons necessiten molta llum, per la qual cosa en la foscor no es pot veure color.

Al no veure's cap color en la foscor, els animals de la nit no necessiten molts cons i tenen molts bastons. Així, són capaços de veure'ls de nit, però en general veuen menys colors durant el dia. Els del dia han de diferenciar els colors: trobar menjar, buscar parella, veure rapinyaires... Per tant, tenen menys bastons i més cons.

Per exemple, els humans tenim tres tipus de cons: la visió tricromàtica. Un con envolta al vermell, l'altre al blau i l'altre al verd. Això permet veure una àmplia gamma de colors.

Durant molt de temps s'ha cregut que els gossos el veuen en blanc i negre, però els últims estudis han demostrat que tenen una visió similar a la de l'home, amb una gamma més reduïda de vermells i verds.

La majoria dels animals tenen dos tipus de cons: visió dicromática. I els animals de la nit, com els mapaches i les freses, ho veuen en blanc i negre. La seva visió és monocromàtica.

La necessitat a vegades supera límits que semblen insuperables. Per exemple, les abelles i alguns ocells han de rebre informació de les flors per a sobreviure. Per això, tenen quatre o més tipus de cons que són capaços de detectar també als ultraviolats. "Nosaltres no tenim fotopigmento per a veure-ho --explica Urrutiak--, però les característiques que a nosaltres ens passen desapercebuts poden resultar atractives per a les abelles, ja que les flors els poden enviar informació important".

En ecosistemes durs, com el desert, és impossible caçar de dia a la majoria dels depredadors. En sortir de nit, algunes espècies de serps utilitzen infrarojos per a detectar la presa. No obstant això, no detecten llum, sinó calor. Detecten l'infraroig amb uns orificis facials i després la informació s'integra amb la vista, creant alguna cosa semblança a la imatge. "Han realitzat experiments amb les serps de castanyoles de Centreamèrica. A la nit, en el desert, en baixar les temperatures, els ratolins i conills surten dels burladors. Les serps són capaces de detectar la calor i de localitzar-lo de forma molt eficient", ha assenyalat Urrutia.

No obstant això, els límits de l'espectre visible són molt similars als de la visió humana. "El que els humans veuen és la part més important de l'espectre que ens arriba del Sol. La part de gran longitud d'ona és filtrada pels vapors d'aigua atmosfèrics. Una altra part és filtrada per ozó. Els filtres no són del tot efectius i passen alguns raigs. Però els infrarojos tenen poca energia perquè ocorri la fotorrecepción. Els ultraviolats, per part seva, tenen massa energia i trenquen les molècules que l'absorbeixen". Per tant, els límits físics són insalvables, encara que alguns animals són capaços de distingir més colors entre ells.

Es pot pensar que veure més colors, tenir visió nocturna, tenir més camp visual o més rigor són avantatges. Però, amb què? Segons Urrutia, "cada animal viu en unes condicions. L'adequat a aquestes condicions és això. Uns tenen adaptacions especials, però no són comparables amb uns altres". En definitiva, la qual cosa suposa un avantatge per a una espècie pot ser un desavantatge per a una altra.