Трилобиты и их невероятные глаза
"Я тебя вижу,” - так мог бы сказать практически каждый трилобит - древнее членистоногое животное, обитавшее в палеозойскую эру (539-252 млн.л.н.). И, казалось бы, в этом нет ничего удивительного. Ведь нам кажется, что зрение - само собой разумеющаяся, неотъемлемая часть каждого живого организма. Но это совсем не так. Более того, были времена, когда ни одно живое существо не обладало зрением. А трилобиты оказались одними из первых жителей нашей планеты, развившими сложное зрение. Давайте подробнее разберемся в происхождении и эволюции зрительных органов.
Насколько позволяют судить окаменелые остатки животных, зрение появилось около 530 миллионов лет назад в кембрийский период. По крайней мере, именно там мы находим различные организмы с самыми примитивными глазами. Относительно быстро глаза стали совершенствоваться. Например, у древних загадочных членистоногих аномалокарисов (Anomalocaris) с круглым ртом и двумя сложными членистыми, похожими на щупальца, отростками в передней части головы, было уже около 24000 линз в каждом глазу. Этот глаз был сложнее, чем у большинства современных насекомых, лишь стрекоза способна была бы посоперничать с этим древним животным в вопросах остроты зрения.
Одними из главных “глазастиков” древнего мира палеозойской эры заслуженно считают трилобитов. Трилобиты внешне походили на современных животных, скрывающихся в почве - мокриц. У них было удлиненное тело, поделенное на сегменты. В передней части четко обосабливался головной щиток, сзади - хвостовой. Сверху тело покрывал панцирь, пропитанный известью. Такой панцирь имел прекрасные шансы сохраниться в ископаемом состоянии. Снизу тело было более “мягким”, а если быть точнее, его также покрывал панцирь, но состоящий лишь из хитина, как у современных жуков. Снизу располагались лапки, крепящиеся к каждому сегменту тела. На голове также можно было различить антенны, которыми трилобиты ощупывали окружающее пространство. Также в верхней части головы почти у всех трилобитов можно было различить два глаза той или иной степени сложности. Глаза некоторых трилобитов были устроены примерно также, как у насекомых, т.е. были “фасеточными”. Каждый такой глаз состоял из большого числа простых линзочек, объединенных общим покровом. Однако, были трилобиты с ещё более необычными глазами- шизохроическими. Такие глаза представляли из себя собрание из достаточно сложных глаз. У каждого глаза была своя защитная капсула, а также особая структура, которая окружала глаз.
К счастью для палеонтологов, глаза трилобитов иногда очень неплохо сохраняются. Возможно, причина в том, что глаза их были пропитаны известью. В некотором роде их глаза состояли из минеральных линз. Как известно, минералы хорошо сохраняются в ископаемом состоянии, поэтому в некоторых случаях мы можем рассмотреть в деталях эту систему линз и даже оценить ее оптические свойства. Некоторые палеонтологи смогли буквально “взглянуть на мир глазами трилобита”.
Детальное изучение глаз трилобитов позволили узнать некоторые крайне интересные подробности. Так, дальманитина (Dalmanitina socialis) в каждом глазке имела двойную систему линз. Такое строение позволяло ему четко различать частицы пищи вблизи, и примечать хищников на большом расстоянии. Это потрясающая система, которая позволяет видеть четко одновременно почти все окружающее пространство.
Ученые решили попробовать сделать камеру на основе глаза трилобита. В итоге получилась микрокамера с уникальными свойствами. Она может различать, как объекты на расстоянии в 3 см, так предметы на расстоянии в 1,7 км. Единственным ее недостатком стала неспособность различать предметы посередине - на расстоянии нескольких метров и десятков метров. Тут помог искусственный интеллект, который добавил “четкости” там, где ее не могла обеспечить оптика. Возможно, такие камеры будут использоваться в будущем учеными для съемок городских пейзажей, для фиксации животных на определенной территории или в других ситуациях, когда нужно будет одновременно видеть объекты вблизи и вдали. Таким образом, даже вымершие животные могут поспособствовать развитию современных технологий.
Но особенности глаза трилобита на этом не заканчиваются. Если мы посмотрим на многочисленных родственников трилобитов - насекомых, мечехвостов, скорпионов, то неожиданно обнаружим, что их зрительная система не ограничивается двумя сложными глазами по бокам головы. У них есть еще несколько простых глазков посередине. Даже у пчелы можно различить 3 дополнительных простых глазка.
Трилобиты выглядели довольно обособленно, потому что у них были известны только два глаза. Но все изменилось в 2023 году. У одного из трилобитов - аулакоплевры (Aulacopleura koninckii), хранящегося в музейной коллекции откололся фрагмент центральной утолщенной части головы. Ученые называют ее глабелью. И какого же было удивление, когда под ней обнаружилось 3 простых глазка! Вероятно, при жизни трилобита, глабель была покрыта прозрачным панцирем, и сквозь нее глазки улавливали свет. Но после гибели животного прозрачность пропала, скрыв от всех (в том числе от палеонтологов) крошечные светочувствительные органы.
В настоящее время изучение древних членистоногих продолжается. Кто знает, какие ещё тайны скрывают эти фантастические ископаемые животные?
Если вам хочется узнать подробнее о том, как исследовали глаза трилобита и изготавливали камеру, вы можете обратиться к журналу Nature Communication
Fan, Q., Xu, W., Hu, X., Zhu, W., Yue, T., Zhang, C., Yan, F., Chen, L., Lezec, H. J., Lu, Y., Agrawal, A., & Xu, T. (2022). Trilobite-inspired neural nanophotonic light-field camera with extreme depth-of-field. Nature Communications, 13, 2130.
Подробнее о простых глазках трилобитов вы узнаете из журнала Scientific reports: Schoenemann, B., & Clarkson, E. N. K. (2023). The median eyes of trilobites. Scientific Reports, 13, 3917.
