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Gli straordinari occhi a specchio della capasanta

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tradotto da Mattteo d'Ambrosio per Associazione Italiana Studi sulle Origini

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Age footstock / Alamy Stock Photo

La capasanta è una vongola di acqua salata commestibile con una conchiglia dalla forma particolare. Ma insolitamente per i molluschi, ha un sistema visivo complesso. Nonostante non abbia un vero cervello, ha fino a 200 occhi, ognuno di circa 1 mm di diametro.

Questi occhi sono piuttosto inusuali: invece di una lente per focalizzare la luce in un'immagine, l'occhio della capasanta ha uno specchio per la messa a fuoco. Il principale scienziato creazionista, Sir Isaac Newton, inventò il primo telescopio riflettente artificiale, ma la capasanta lo possedeva per prima, su scala molto ridotta. E recenti ricerche del Weizmann Institute of Science in Israele, utilizzando la microscopia crioelettronica, mostrano quanto siano sofisticati questi occhi. Dichiarano che la formazione dell'immagine

"richiede un livello estremamente alto di organizzazione ultrastrutturale perché la luce non solo deve essere riflessa ma anche messa a fuoco. L'organizzazione gerarchica del specchio della capasanta è finemente sintonizzata per la formazione dell'immagine, dai componenti di cristalli di guanina su scala nanometrica alla forma complessiva dello specchio a livello millimetrico. "1

Cioè, la guanina, una delle "lettere" del DNA, è anche la principale superficie riflettente. Ma la capasanta riesce a far crescere i cristalli in una forma quadrata, anche se la guanina normalmente forma dei prismi. Ciò significa che sono come tessere che si adattano strettamente e assomigliano "agli specchi segmentati dei telescopi riflettori".1

Inoltre, la guanina è speculare solo quando è in multistrati sottili, altrimenti è trasparente.2 La capasanta ha 20-30 strati di guanina piastrellata alternati al citoplasma, il materiale all'interno delle cellule. Le piastrelle sono molto sottili, solo 74 nanometri (nm) di spessore, e separate da citoplasma a 86 nm di spessore. Ciò significa che è quasi perfettamente efficiente a riflettere la luce blu-verde con una lunghezza d'onda di 500 nm. Questo corrisponde intorno al colore di punta della luce che penetra nell'acqua per raggiungere le capesante, così come il colore a cui gli occhi sono più sensibili.

Inoltre, l'occhio non è simmetrico attorno all'asse. Questo non è un difetto, ma una funzionalità progettata. Produce due immagini separate messe a fuoco su due retine. Gli oggetti al centro della vista producono immagini sulla retina distale (più lontano dal corpo), mentre le immagini periferiche si formano sullo specchio prossimale (più vicino al corpo). La retina distale è efficace nel rilevare i movimenti, quindi la capasanta può sfuggire a un predatore. La retina prossimale è più sensibile e fornisce informazioni sui dintorni della capasanta.

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Fig. 1. Le posizioni e l'anatomia degli occhi della capasanta. (A) Il Pecten maximus della capasanta con numerosi occhi che rivestono il mantello (la freccia bianca indica un singolo occhio). (B) Un'immagine ingrandita di cinque occhi. (C) Immagine di microscopia a fluorescenza di una sezione trasversale dell'occhio, che mostra i nuclei cellulari colorati con DAPI (4 ', 6-diamidino-2-fenilindolo). La (i) cornea, (ii) lente, (iii) retina distale, (iv) retina prossimale e (v) specchio concavo sono indicati. (D) Micrografia crio-SEM a bassa risoluzione di una sezione trasversale dell'occhio dopo congelamento ad alta pressione e fratturazione a freddo. La lente (blu), la retina distale (gialla), la retina prossimale (arancione) e lo specchio concavo (verde) sono mostrati in pseudo-colori. Le ciglia e i microvilli dei fotorecettori sono stati utilizzati per identificare le posizioni delle retine distali e prossimali. Le frecce gialle in (C) e (D) mostrano la direzione della luce incidente sull'asse. Dal rif. 1.

Il rapporto conclude,

"La morfologia cristallina, la struttura multistrato e la forma tridimensionale dello specchio dell'occhio delle capesante sono finemente sintonizzati per produrre immagini funzionali sulle sue due retine." 1

Continua spiegando che questo designo potrebbe

"aprire la strada alla costruzione di nuovi dispositivi ottici ispirati alla bio-ispirazione. In particolare, … lo sviluppo di dispositivi di realizzazione di immagini compatti a campo ampio derivati da questa insolita forma di ottica biologica. "1

Daniel Speiser, esperto in oculistica animale, della University of South Carolina, è stupito che un semplice crostaceo abbia bisogno di una tecnologia visiva così avanzata, "È ancora un enigma perché hanno una così buona vista."2 Naturalmente, il rapporto del quotidiano contiene il necessario inchino all’evoluzione:

"Il suo studio dimostra che le capesante hanno sviluppato una padronanza nella formazione dei cristalli, guidandoli in forme che i ricercatori non ritenevano possibili."2

Ma in che modo la "padronanza" si è evoluta con cambiamenti lenti e graduali generati da modifiche accidentali a informazioni genetiche esistenti (mutazioni), ciascuna un vantaggio rispetto alla fase precedente? La selezione naturale seleziona solo per il vantaggio di sopravvivenza, mentre la capasanta sembra avere molto più capacità di vista del necessario. Come migliaia di altre caratteristiche negli esseri viventi, l'occhio della capasanta testimonia l'abilità ingegneristica del suo Creatore.

Riferimenti e note

  1. Palmer, B.A. e altri nove, The image-forming mirror in the eye of the scallop, Science 358 (6367): 1172-1175, 1 Dicembre 2017 | doi:10.1126/science.aam9506. Torna al testo.
  2. Zimmer, C., The scallop sees with space-age eyes—hundreds of them, New York Times, 30 Novembre 2017; nytimes.com. Torna al testo.

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by Dr Jonathan Sarfati
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