V noci bez mesiaca môže byť úroveň svetla 100 miliónov krát nižšia ako za jasného denného svetla. A ak sme v tme prakticky slepí a úplne bezmocní, mačky celkom úspešne vystopujú svoju korisťou a motýli sa rozplývajú medzi kvetmi na našich balkónoch. Kým spíme, milióny ďalších zvierat sa spoliehajú na svoje zrakové systémy, aby prežili. To isté možno povedať pre zvieratá, ktoré žijú vo večnej temnote hlbokého mora. A čo viac, veľká väčšina zvierat na svete je aktívna väčšinou v slabom svetle. Ako sa im podarí používať také silné vizuálne vlastnosti, najmä hmyz, s malými očami a mozgom menej ako zrnko ryže? Aké optické a neurónové stratégie vyvinuli, aby dobre videli pri slabom svetle?
Aby sme na tieto otázky odpovedali, obráťme svoju pozornosť na nočný hmyz. Napriek svojim miniatúrnym vizuálnym systémom môžu nočný hmyz dokonale vidieť v šere. V posledných rokoch sme zistili, že nočný hmyz sa môže počas letu vyhnúť prekážkam a zablokovať ich v prekážkach, rozlišovať farby, detekovať slabé pohyby, učiť sa vizuálne narážky a používať ich na navádzanie. Môžu dokonca navigovať pomocou slabého obrazu hviezdnej polarizácie, ktorú Mesiac vytvára a navigovať pomocou súhvezdí hviezd na oblohe.
V mnohých prípadoch sa zdá, že tento vizuálny výkon je úplne v rozpore s tým, čo je fyzicky možné. Napríklad stredoamerická nočná včela, Megalopta genalis, absorbuje svojimi malými očami iba päť fotónov, keď sú úrovne svetla na ich najnižšej, úplne nepolapiteľný vizuálny signál. A napriek tomu môže uprostred noci prechádzať hustým a zamotaným dažďovým pralesom a bezpečne sa vracať do svojho hniezda - nenápadná vyhĺbená tyčinka zavesená na spodnej kefke.
Aby sa zistilo, ako je to možné, vedci začali študovať jastrabové mory. Tento krásny hmyz - kolibríky sveta bezstavovcov - reprezentujú pôvabné, rýchlo lietajúce motýle, ktoré neustále hľadajú kvety s nektárom. Akonáhle sa nájde kvet, móla sa vznáša pred ňou a nasáva nektár cez jeho ústnu dutinu.
Európska nočná jastraba Deilephila elpenor je krásna bytosť, ktorá sa skrýva v pernatej ružovej a zelenej mierke a uprostred noci zbiera nektár. Pred niekoľkými rokmi vedci zistili, že tento motýľ dokáže rozlíšiť farby v noci, prvé známe nočné zviera.
Tento motýľ nedávno odhalil ďalšie svoje tajomstvá: nervové triky, ktoré používa na videnie dobre vo veľmi slabom svetle. Tieto triky samozrejme používajú aj iné nočné druhy hmyzu, ako je Megalopta. Vedci študovali fyziológiu nervových obvodov vo vizuálnych centrách v mozgu, vedci zistili, že Deilephila vidí dobre pri slabom svetle a efektívne ukladá fotóny, ktoré zhromažďuje v rôznych časových a časových bodoch.
Je to trochu ako zvýšenie rýchlosti uzávierky na fotoaparáte pri slabom osvetlení. Ak necháte uzávierku otvorenú dlhšie, do obrazového snímača sa dostane viac svetla a získa sa jasnejší obraz. Nevýhodou je, že čokoľvek, čo sa rýchlo pohybuje - napríklad prechádzajúce auto - nedostane povolenie, takže ho hmyz neuvidí.
Propagačné video:
Neurónová sumácia
Na kombináciu fotónov vo vesmíre môžu byť jednotlivé pixely obrazového snímača zlúčené, aby vytvorili menšie, ale väčšie „superpixely“. Nevýhodou tejto stratégie je opäť to, že aj pri vysokom svetle bude obraz rozmazaný a nebude mať ostré detaily. Ale pre nočné zviera, ktoré sa snaží žiť v tme, byť schopný vidieť svetlý, ale chýbajúci detail a pomalý svet bude lepšie, ako keby vôbec nič nevidel (a toto je jediná alternatíva).
Fyziológovia ukázali, že nervová sumácia fotónov v čase a priestore je mimoriadne prospešná pre nočnú deylephilu. Pri akejkoľvek intenzite nočného svetla, od súmraku po hviezdy, sumácia významne zvyšuje schopnosť deilefilu dobre vidieť pri slabom svetle. V skutočnosti vďaka týmto nervovým mechanizmom môžu deilefily vidieť stokrát slabšie svetlo, než by inak. Výhody súhrnu sú také veľké, že pri nočnom videní sa naň pravdepodobne spolieha aj iný nočný hmyz.
Svet, ktorý vidí nočný hmyz, nemusí byť taký dôvtipný alebo dobre rozlíšiteľný, ako svet, ktorý vidia jeho aktívni denní príbuzní. Stohovanie však zaisťuje, že je dostatočne jasný na to, aby zachytil korisť, letel do hniezda a vyhýbal sa prekážkam. Bez tejto schopnosti by boli rovnako slepí ako my ostatní.
ILYA KHEL