Исследование раскрывает новые данные о жуке с бифокальными линзами

Новое исследование Университета Цинциннати, поддержанное Национальным научным фондом (NSF), впервые изучило, как сложная зрительная система беспозвоночного — жука-плавунца Thermonectus marmoratus (Sunburst Diving Beetle) — координирует развитие своих компонентов. Работа опубликована в ноябрьском выпуске журнала Comparative Physiology A.

Ключевые открытия:

• Сверхбыстрый рост глаз происходит во время переходов между тремя личиночными стадиями (инстарами) развития жука.
• Временная слепота: в процессе быстрой перестройки глаза, включающей резкий рост глазных трубок, линза временно становится нефункциональной, ухудшая зрение личинки.
• Восстановление зрения происходит примерно за 8 часов, после чего линза снова способна формировать четкое бифокальное изображение.

Ход исследования:

Ученые (Шэннон Вернер и Эльке Бушбек) исследовали морфологию и оптику глаз вокруг периодов линьки. Для точного определения стадий развития личинок круглосуточно наблюдали с помощью видеокамеры в инкубаторе с чередованием флуоресцентного ("дневного") и инфракрасного (для темноты) освещения.

Результаты:

• Наиболее значительный рост глазной трубки наблюдался между второй и третьей личиночной стадией.
• Максимальный общий рост произошел в области кристаллического конуса, что отражает сходный рост у позвоночных.
• Все основные изменения длины глазной трубки уже произошли в течение первых 60 минут после линьки, что указывает на предопределенный рост.
• Линзы, которые должны правильно фокусировать изображение как для ближнего, так и для дальнего зрения, трансформируются медленнее, но восстанавливают способность создавать резкие бифокальные изображения в течение ~8 часов.

Значение и дальнейшие шаги:

По словам Эльке Бушбек, необходимо дальнейшее изучение, чтобы выяснить, играет ли роль осмос в быстром развитии, и есть ли параллели с ростом глаз у позвоночных. Изучение механизмов у беспозвоночных помогает понять базовые принципы, применимые и за их пределами.

Контекст: Ранее исследования UC показали, что бифокальные линзы в верхних глазах личинки позволяют одновременно видеть детали на нескольких сетчатках внутри одного глаза. Такие линзы обнаружены в 4 из 12 глаз личинки жука.