Biologii au fost nedumeriți timp de decenii de paradoxul vederii caracatițelor. În ciuda pielii lor viu colorate și a capacității de a-și schimba rapid culoarea pentru a se amesteca în fundal, cefalopodele, cum ar fi caracatițele și calmarii, au ochi cu un singur tip de receptor de lumină – ceea ce înseamnă, practic, că văd doar alb și negru.

De ce ar risca un mascul să își arate culorile strălucitoare în timpul unui dans de împerechere dacă femela nici măcar nu îl poate vedea – dar un pește din apropiere poate, și îl înghite rapid? Și cum ar putea aceste animale să își potrivească culoarea pielii cu cea a mediului înconjurător ca și camuflaj, dacă de fapt nu pot vedea culorile?

Un nou studiu arată că cefalopodele ar putea fi de fapt capabile să vadă culoarea – doar că în mod diferit de orice alt animal.

Secretul lor? O pupila neobișnuită – în formă de U, în formă de W sau în formă de halteră – care permite luminii să intre în ochi prin cristalin din mai multe direcții, mai degrabă decât direct în retină.

Aberrația cromatică

Omul și alte mamifere au ochi cu pupile rotunde care se contractă până la găuri de ac pentru a ne oferi o viziune clară, cu toate culorile concentrate în același loc. Dar, după cum știe oricine a fost la oftalmolog, pupilele dilatate nu numai că fac totul neclar, dar creează franjuri colorate în jurul obiectelor – ceea ce este cunoscut sub numele de aberație cromatică.

Genomul “extraterestru” dezvăluie secretele caracatiței

Acest lucru se datorează faptului că lentila transparentă a ochiului – care la oameni își schimbă forma pentru a focaliza lumina pe retină – acționează ca o prismă și împarte lumina albă în culorile sale componente. Cu cât zona pupilară prin care intră lumina este mai mare, cu atât culorile sunt mai răspândite. Cu cât pupila noastră este mai mică, cu atât aberația cromatică este mai mică. Lentilele aparatelor de fotografiat și ale telescoapelor suferă în mod similar de aberație cromatică, motiv pentru care fotografii își reduc lentilele pentru a obține o imagine cât mai clară cu cea mai mică neclaritate a culorilor.

Cefalopodele, totuși, au evoluat cu pupile largi care accentuează aberația cromatică și ar putea avea capacitatea de a judeca culoarea prin aducerea unor lungimi de undă specifice la un focar pe retină, la fel cum animale precum cameleonii judecă distanța folosind focalizarea relativă. Ele focalizează aceste lungimi de undă prin schimbarea adâncimii globului ocular, modificând distanța dintre lentilă și retină și prin deplasarea pupilei pentru a schimba locația sa în afara axei și, astfel, cantitatea de neclaritate cromatică.

“Propunem că aceste creaturi ar putea exploata o sursă omniprezentă de degradare a imaginii în ochii animalelor, transformând o eroare într-o caracteristică”, spune Alexander Stubbs, student absolvent la Universitatea din California, Berkeley. “În timp ce majoritatea organismelor evoluează modalități de a minimiza acest efect, pupilele în formă de U ale caracatițelor și ale rudelor lor, calmarul și sepia, de fapt, maximizează această imperfecțiune a sistemului lor vizual, minimizând în același timp alte surse de eroare a imaginii, încețoșând viziunea lor asupra lumii, dar într-un mod dependent de culoare și deschizându-le posibilitatea de a obține informații despre culoare.”

Cum funcționează pupilele în formă de U

Stubbs a venit cu ideea că cefalopodele ar putea folosi aberația cromatică pentru a vedea culoarea după ce a fotografiat șopârle care se afișează cu lumină ultravioletă și a observat că aparatele foto UV suferă de aberație cromatică. El a făcut echipă cu tatăl său, Christopher Stubbs, profesor de fizică și de astronomie la Universitatea Harvard, pentru a dezvolta o simulare pe calculator pentru a modela modul în care ochii cefalopodelor ar putea folosi acest lucru pentru a percepe culoarea. Descoperirile lor apar în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ei au ajuns la concluzia că o pupilă în formă de U, precum cea a calmarului și a sepiilor, ar permite animalelor să determine culoarea în funcție de faptul dacă aceasta a fost sau nu focalizată pe retină. Pupilele în formă de halteră ale multor caracatițe funcționează în mod similar, deoarece acestea sunt înfășurate în jurul globului ocular în formă de U și produc un efect similar atunci când privesc în jos. Aceasta poate fi chiar baza viziunii coloristice la delfini, care au pupilele în formă de U atunci când sunt contractate, și la păianjenii săritori.

“Vederea lor este neclară, dar neclaritatea depinde de culoare”, spune Stubbs. “Ei ar fi relativ rău la rezolvarea obiectelor albe, care reflectă toate lungimile de undă ale luminii. Dar ar putea focaliza cu destulă precizie obiectele care au culori mai pure, cum ar fi galbenul sau albastrul, care sunt comune pe recifele de corali, pe roci și pe alge. Se pare că ele plătesc un preț foarte mare pentru forma pupilei lor, dar ar putea fi dispuse să trăiască cu o acuitate vizuală redusă pentru a menține neclaritatea dependentă de cromatică, iar acest lucru ar putea permite viziunea în culori la aceste organisme.”

“Am efectuat o modelare computerizată extinsă a sistemului optic al acestor animale și am fost surprinși de cât de puternic depinde contrastul imaginii de culoare”, spune Christopher Stubbs. “Ar fi păcat ca natura să nu profite de acest lucru.”

Nu suficient contrast

Alexander Stubbs a analizat extensiv 60 de ani de studii privind vederea culorilor la cefalopode și a descoperit că, în timp ce unii biologi au raportat o capacitate de a distinge culorile, alții au raportat contrariul.

Pelea de caracatiță poate percepe lumina fără ochi

Studiile negative, însă, au testat adesea capacitatea animalului de a vedea culori solide sau margini între două culori cu luminozitate egală, ceea ce este dificil pentru acest tip de ochi deoarece, la fel ca în cazul unui aparat de fotografiat, este greu de focalizat pe o culoare solidă fără contrast. Cefalopodele se pricep cel mai bine să distingă marginile dintre culorile întunecate și cele luminoase și, de fapt, modelele lor de afișare sunt, de obicei, regiuni de culoare separate de bare negre.

“Credem că am găsit un mecanism elegant care ar putea permite acestor cefalopode să determine culoarea mediului înconjurător, în ciuda faptului că au un singur pigment vizual în retina lor”, spune el. “Aceasta este o schemă complet diferită față de pigmenții vizuali multicolori care sunt obișnuiți la oameni și la multe alte animale. Sperăm că acest studiu va stimula experimente comportamentale suplimentare din partea comunității de cefalopode.”

Muzeul de Zoologie a Vertebratelor din cadrul Universității Berkeley, o bursă Graduate Research Fellow Program pentru Alexander Stubbs și Universitatea Harvard au sprijinit lucrarea.

.