1

بیش از دو هزار سال است که انسان‌ها با کنجکاوی به چشمان متحرک آفتاب‌پرست نگاه می‌کنند و نمی‌دانند این جانور شگفت‌انگیز چگونه می‌تواند بدون چرخاندن گردن، چشم‌های خود را در جهات مختلف حرکت دهد. اکنون اسکن‌های پیشرفته با جزئیات بالا، راز این قابلیت عجیب را آشکار کرده‌اند: هر چشم با یک عصب بلند و به‌شدت مارپیچ به مغز متصل است؛ عصبی که مانند کابل اضافه درون جمجمه پنهان شده است.

این کابل‌های مارپیچی به آفتاب‌پرست اجازه می‌دهند محیط اطراف را تقریباً به صورت کامل اسکن کند، در حالی‌ که سر تقریباً ثابت می‌ماند. این ویژگی امتیاز بزرگی برای حیوانی است که روی شاخه‌های باریک شکار می‌کند.

این کشف توسط تیمی انجام شد که روی نمونه‌های فسیل شده و نگهداری شده در موزه‌های تاریخ طبیعی کار می‌کرد. نتایج نشان می‌دهد آفتاب‌پرست‌ها مشکلی پیچیده در سیستم بینایی را با روشی حل کرده‌اند که در هیچ مهره‌دار شناخته‌شده دیگری دیده نشده است.

چگونه چشمان آفتاب‌پرست حرکت می‌کنند؟

چشمان آفتاب‌پرست مدت‌ها زیست‌شناسان را شگفت‌زده کرده است، زیرا هر چشم ظاهراً مستقل از دیگری حرکت می‌کند؛ یک چشم دنبال شکار است و چشم دیگر مراقب خطر.

این پژوهش را خوان د. دازا، استاد دانشگاه Sam Houston State هدایت کرده است؛ پژوهشگری که روی تکامل شکل بدن خزندگان در زیستگاه‌های پیچیده سه‌بعدی تمرکز دارد.

«چشمان آفتاب‌پرست مانند دوربین‌های امنیتی هستند. همه‌جهت حرکت می‌کنند.» — دازا

مطالعات دقیق نشان می‌دهد چشم‌ها ابتدا جداگانه محیط را اسکن می‌کنند، سپس زمانی که حیوان هدف را شناسایی می‌کند، هماهنگ می‌شوند.

این قدرت دید، رفتار تغذیه‌ای بسیار خاصی را نیز ایجاد کرده است. پژوهشی روی آفتاب‌پرست‌های کوچک نشان داد زبان آنها می‌تواند بیش از دو برابر طول بدن کشیده شود، با شتابی که در میان خزندگان بی‌رقیب است.

این سازوکار فنری به گونه‌های بسیار کوچک اجازه می‌دهد حشرات را در کسری از ثانیه شکار کنند.

عصب‌های مارپیچ پشت کره چشم

زمانی که دازا و همکارانش مدل‌های دیجیتال جمجمه را بررسی کردند، ساختاری یافتند که پیش از این در هیچ مارمولک دیگری گزارش نشده بود.

هر چشم از طریق یک عصب بینایی بلند به مغز متصل است؛ کابل ضخیمی از رشته‌های عصبی که پیام‌های بینایی را منتقل می‌کند. این عصب چندین بار حلقه می‌زند تا به چشم برسد.

پژوهش با استفاده از CT اسکن تقویت شده با مواد کنتراست‌زا انجام شد و سه گونه آفتاب‌پرست با بیش از سی گونه مارمولک و مار مقایسه شدند.

• تنها آفتاب‌پرست‌ها عصبی دارند که بسیار بلندتر از فاصله مستقیم چشم تا مغز است.
• این عصب مسیر پیچ‌درپیچ و شبیه سیم تلفن دارد.
• در آفتاب‌پرست‌های بالغ، مسیر عصب شامل خم‌های تیز و منحنی‌های S شکل است.

طول این عصب می‌تواند دو تا سه برابر فاصله ساده میان چشم و مغز باشد. بیشتر خزندگان در این مطالعه، عصب‌هایی دارند که تنها کمی بلندتر از فاصله مستقیم هستند.

تشکیل عصب مارپیچ از دوران جنینی

پژوهشگران رشد این ساختار را در جنین آفتاب‌پرست پرده‌دار بررسی کردند. آنها دریافتند:

• در مراحل اولیه، عصب کوتاه و مستقیم است.
• سپس طولانی‌تر می‌شود.
• در نهایت خمیدگی پیدا کرده و حلقه می‌خورد.

بنابراین نوزادان از لحظه خروج از تخم، با کابل‌های کاملاً مارپیچ و چشم‌هایی بسیار متحرک به دنیا می‌آیند.

گردن سخت، زندگی در میان درختان

آفتاب‌پرست‌ها خزندگان شاخه‌زی هستند. آنها بیشتر زندگی خود را روی درخت می‌گذرانند و پاهای چنگالی همراه با دمی گیرنده دارند که به چسبیدن روی شاخه‌های باریک کمک می‌کند.

بدن آنها عمق زیادی دارد و از پهلو فشرده شده است. حرکت آهسته و دقیق این جانور سرعت را فدای ثبات می‌کند، زیرا باید روی ارتفاع تعادل داشته باشد.

بسیاری از جانورانی که چشم‌های بزرگ دارند، برای افزایش میدان دید، سر یا گردن را می‌چرخانند. جغدها می‌توانند زاویه‌های بسیار بزرگی را با گردن پوشش دهند. انسان‌ها و جوندگان نیز از اعصاب کشسان و رشته‌های موج‌دار بهره می‌برند.

اما آفتاب‌پرست مسیر متفاوتی را انتخاب کرده است. مهره‌های گردنی آن کوتاه و قفل‌شده‌اند، بنابراین توانایی خم شدن به طرفین کاهش یافته است. نتیجه، گردنی سفت و کم‌تحرک است.

عصب مارپیچ بینایی، پاسخ مکانیکی تکامل به این محدودیت است؛ زیرا مانند کابل اضافه، شل بودن لازم را ایجاد می‌کند تا چشم بتواند زاویه‌های بسیار بزرگ را بدون ایجاد کشش مستقیم روی عصب طی کند.

ساختارهایی شبیه به این مارپیچ‌ها تنها در چند بی‌مهره مانند «مگس‌های چشم‌ساقه‌ای» دیده شده است.

چرا دانشمندان این ساختار را ندیده بودند؟

حرکت عجیب چشمان آفتاب‌پرست قرن‌ها توجه انسان را جلب کرده است. حتی ارسطو تصور می‌کرد آنها عصب بینایی ندارند. پژوهشگران بعدی هم درباره مسیر عصب دچار اختلاف بودند.

در قرن هفدهم، نقاشی‌های کالبدشناسی به طرح واقعی نزدیک شد، اما حلقه‌های عصبی همچنان پنهان ماندند.

تشریح‌های قرن نوزدهم و بیستم گاهی عصب‌های ظریف را هنگام بریدن آسیب می‌زدند، بنابراین مارپیچ کامل دیده نمی‌شد. ساختار با کوچک‌ترین جابه‌جایی از بین می‌رفت.

این موضوع باعث شد نسل‌های مختلف دانشمندان نتوانند حقیقت کامل پشت چشمان آفتاب‌پرست را درک کنند.

انقلابی به‌نام CT اسکن

امروزه CT اسکن امکان مطالعه جمجمه کامل جانور را بدون هیچ برشی فراهم می‌کند. با استفاده از مواد کنتراست‌زا، حتی بافت‌های نرم مانند اعصاب و مغز نیز قابل مشاهده‌اند.

شبکه‌ای بزرگ از پژوهشگران تاکنون هزاران نمونه موزه‌ای را به مدل‌های سه‌بعدی دیجیتال تبدیل کرده‌اند.

بسیاری از آفتاب‌پرست‌هایی که در این مطالعه استفاده شدند، بخشی از همین پروژه گسترده بودند.

در یکی از بازدیدهای آزمایشگاه، یکی از پژوهشگران نخستین بار عصب‌های مارپیچ را در یک آفتاب‌پرست برگ‌ریز کوچک مشاهده کرد. این کشف اتفاقی، تیم را به بررسی دوباره داده‌ها هدایت کرد.

دازا گفت: «روش‌های دیجیتال در حال متحول کردن علم هستند». او تأکید کرد که اکنون یک نمونه می‌تواند بارها بدون آسیب بررسی شود.

درس‌هایی از چشمان آفتاب‌پرست

شواهد فسیلی هنوز نشان نمی‌دهد آفتاب‌پرست‌ها چه زمانی این عصب‌های مارپیچ را تکامل داده‌اند. قدیمی‌ترین نمونه‌های شناخته‌شده، بسیاری از ویژگی‌های شاخه‌زی امروزی را دارند. بنابراین ترتیب پیدایش ویژگی‌هایی مانند پاهای چنگالی، زبان پرتابی و عصب مارپیچ مشخص نیست.

حتی میان خزندگان زنده نیز مشخص نیست راه‌حل آفتاب‌پرست چقدر منحصربه‌فرد است. ممکن است مارمولک‌های شاخه‌زی بزرگ‌چشم مانند برخی نوع آنول‌ها نیز از کابل عصبی بلند سود ببرند، اما ساختار جمجمه آنها به این دقت بررسی نشده است.

گام بعدی، درک میزان چرخش اضافه‌ای است که این عصب‌های مارپیچ فراهم می‌کنند. مدل‌های بیومکانیکی می‌توانند عصب را مانند کابل انعطاف‌پذیر شبیه‌سازی کنند تا میزان آزادی حرکت واقعی چشم‌ها مشخص شود.

این مطالعه نشان می‌دهد حتی جانورانی که مدت‌ها آشنا بوده‌اند، هنوز رازهایی دارند که تنها با ابزارهای جدید می‌توان آن‌ها را کشف کرد.

معمایی که از زمان ارسطو ذهن دانشمندان را درگیر کرده بود، اکنون با یک پاسخ کاملاً تشریحی حل شده است؛ پاسخی که در پشت چشمان آفتاب‌پرست پنهان شده بود.

این پژوهش در مجله Scientific Reports منتشر شده است.

نتیجه‌گیری: نگاهی تازه به راز چشمان آفتاب‌پرست

آفتاب‌پرست‌ها با چشمانی مستقل، عصب‌های مارپیچ و توانایی اسکن ۳۶۰ درجه، نمونه‌ای حیرت‌انگیز از سازگاری تکاملی هستند. کشف عصب‌های پیچ‌خورده نشان می‌دهد این جانور چگونه محدودیت گردن سفت را با هوشمندی زیستی جبران کرده است. مطالعه چشمان آفتاب‌پرست بار دیگر ثابت می‌کند طبیعت همیشه راه‌حل‌های خلاقانه‌ای برای چالش‌های پیچیده دارد.