Thế giới tự nhiên đầy những điều huyền bí và kì ảo, cặp mắt của một vài sinh vật là minh chứng rõ ràng cho vẻ đẹp đó. Chúng phát triển cấu trúc và cấu hình mắt đặc biệt để nâng cao cơ hội sống trong nhiều dạng môi trường sống khác nhau.
Ta đã biết, ở động vật ăn cỏ, đồng tử của chúng luôn nằm ngang để có tầm nhìn bao quát hơn, nhờ đó kịp chạy trốn khi bị kẻ thủ đe dọa. Đối với thú săn mồi về đêm, đồng từ thẳng đứng để tối đa khả năng quan sát trong bóng tối.
Tuy nhiên, đâu đó trong thế giới tự nhiên muôn hình vạn trạng tồn tại những sinh vật với cặp mắt hoàn toàn khác biệt.
Mực nang chỉ có một loại cơ quan thụ cảm ánh sáng, có nghĩa là chúng chỉ có thể nhìn thấy mọi thứ ở dạng đơn sắc. Tuy nhiên, đôi đồng tử rộng và kỳ lạ của mực nang cùng các loài động vật chân đầu khác (cephalopod) khiến màu sắc qua mắt chúng trở nên vô cùng độc đáo: màu cầu vồng.
Hiện tượng này được gọi là quang sai màu xảy ra khi các thấu kính trong mắt chúng ta không thể tập trung màu sắc vào cùng một điểm, biến các bóng râm tương phản rõ nét thành một màu nhạt hơn các màu khác nhau.Tuy nhiên, đó chỉ là vấn đề với con người, không phải với mực nang.
Đồng tử càng nhỏ thì hiệu ứng càng nhỏ, đôi đồng tử rộng của loài cephalopod ngược lại sẽ khiến chúng chịu nhiều ảnh hưởng của quang sai màu hơn. Mặc dù hình ảnh khi quan sát sẽ bị mờ, nhưng chúng vẫn có thể nhìn thấy màu sắc. Đó là nguyên nhân mực nang có thể thay đổi màu cơ thể theo môi trường xung quanh.
Không giống như những loài cephalopod khác, mắt mực nang có thể xoay, cho phép chúng nhìn thế giới ở dạng 3D. Gần đây, các nhà khoa học phát hiện ra những đôi mắt xoay này tạo ra khả năng nhìn lập thể, mang lại cho mực nang một lợi thế ưu việt hơn trong môi trường sống của chúng.
Tuy nhiên, loài chim có 4 - 6 tế bào hình nón tạo thành thị giác tứ giác, một hình que và một hình nón kép bất thường để nhận biết chuyển động không có màu sắc. Mắt chúng còn chứa một loại protein có khả năng nhìn thấy từ trường.
Trong một thời gian dài các nhà khoa học không thể lý giải tại sao những đàn chim di trú có thể điều hướng cực kỳ tốt. Gần đây, họ đã thu hẹp phạm vi câu trả lời xuống một loại protein, tên cryptochromes, nhạy cảm với ánh sáng xanh.
Khả năng nhận biết từ trường của chúng có thể liên quan đến ánh sáng xanh lam, từ đó kết luận giác quan có khả năng phụ thuộc vào thị giác. Nhiều giả thuyết cho rằng, bộ lọc từ tính của mắt chim đối với màu xanh lam là kết quả của một sai lệch lượng tử. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy từ trường ảnh hưởng đến thuộc tính lượng tử của các cryptochromes, chi phối các electron của chúng.
Với cấu trúc mắt đặc biệt này, chúng vừa có thể quan sát bên trên vừa có thể quan sát bên dưới. Cặp nửa đồng tử trên và dưới có độ dày thủy tinh thể và biểu mô giác mạc khác nhau để phù hợp với các chiết suất giữa hai môi trường riêng biệt.
Ngoài ra, protein trong tế bào cảm thụ ánh sáng của võng mạc cũng khác nhau. Chúng nhạy cảm với ánh sáng xanh ở võng mạc lưng và nhạy cảm hơn với ánh sáng vàng ở võng mạc bụng. Cá bốn mắt vảy lớn phát triển cặp mắt đặc biệt như vậy để có thể sinh tồn ở môi trường bùn lấy như rừng ngập mặt, nơi vùng nước âm u.
Con người chắc chắn có bốn cơ quan thụ cảm ánh sáng, chim có sáu cơ quan. Tôm bọ ngựa thuộc bộ Stomatopoda có tận 16 cơ quan như vậy. Chúng cần nhiều như vậy để làm gì? Câu trả lời có thể là để quan sát tất cả mọi thứ xung quanh.
Các nhà khoa học vẫn chưa đưa ra lời giải thích hợp lý nhất cho câu hỏi trên, vì rất khó hình dung thế giới trong mắt tôm bọ ngựa như thế nào. Chúng có các tế bào cảm quang màu thông thường, cũng như các tế bào cảm quang nhạy cảm với ánh sáng cực tím. Một số sinh vật như côn trùng, chim, thậm chí cả tuần lộc cũng có thể nhìn thấy tia cực tím. Tuy nhiên, tôm bọ ngựa có thể thấy đến năm dải tần số tia cực tím khác nhau.
Ngoài ra, tôm bọ ngựa có thể nhìn thấy ánh sáng phân cực - sự định hướng dao động của sóng truyền ánh sáng. Nhiều loài động vật có thể nhìn thấy ánh sáng phân cực tuyến tính, bao gồm cả mực nang. Tôm bọ ngựa là loài động vật duy nhất có thể nhìn thấy ánh sáng phân cực tròn.
Mỗi mắt của chúng được gắn trên một cuốn và có thể di chuyển độc lập. Khác với con người phải dựa vào thị giác hai mắt để nhận biết chiều sâu, tôm bọ ngựa chỉ cần một con để nhận biết điều đó.
Những sinh vật nhỏ bé này sống cuộc đời được bảo vệ trong chiếc áo giáp dày cộp xếp chồng lên nhau. Chúng tập trung trên những tảng đá, ngấu nghiến bất cứ thứ gì vô tình tìm thấy. Nhiều người nghĩ Chiton cần một đôi mắt mềm để quan sát kẻ săn mồi, cũng như nhận biết chu kỳ ngày - đêm, nhưng mắt của chúng lại cấu tạo từ khoáng chất - một loại canxi cacbonat có tên gọi là aragonit - và được gắn trên lớp áo giáp.
Đôi mắt của chiton nằm rải rác khắp bề mặt vỏ của chúng cùng với hàng trăm cơ quan cảm giác aesthetes, bao gồm một thấu kính aragonit được bao phủ bởi giác mạc và một số loại võng mạc. Cấu trúc này cho phép Chiton có khả năng phân tích hình ảnh.
Khoa học chưa thể lý giải là tại sao một sinh vật có kích thước não nhỏ như chiton có thể xử lý thông tin thị giác truyền về. Tuy nhiên, thông qua cấu trúc mắt đặc biệt này, các nhà khoa học có thể gián tiếp nghiên cứu lịch sử phát triển thị giác của một số sinh vật đã tuyệt chủng từ lâu, điển hình như loài Trilobites - cũng có mắt khoáng với thấu kính làm bằng canxit.
Nguồn: Science Alert
Ta đã biết, ở động vật ăn cỏ, đồng tử của chúng luôn nằm ngang để có tầm nhìn bao quát hơn, nhờ đó kịp chạy trốn khi bị kẻ thủ đe dọa. Đối với thú săn mồi về đêm, đồng từ thẳng đứng để tối đa khả năng quan sát trong bóng tối.
Tuy nhiên, đâu đó trong thế giới tự nhiên muôn hình vạn trạng tồn tại những sinh vật với cặp mắt hoàn toàn khác biệt.
Mực nang
Mực nang sở hữu cặp mắt hình chữ W vô cùng độc lạ mà ta không thể tìm ra trên bất kỳ động vật nào khác. Các nhà sinh vật học đã xác định cặp mắt này giúp mực nang cân bằng ánh sáng không đồng đều theo chiều dọc ở vùng nước sâu. Nhưng chuyện chưa dừng ở đó.
Hiện tượng này được gọi là quang sai màu xảy ra khi các thấu kính trong mắt chúng ta không thể tập trung màu sắc vào cùng một điểm, biến các bóng râm tương phản rõ nét thành một màu nhạt hơn các màu khác nhau.Tuy nhiên, đó chỉ là vấn đề với con người, không phải với mực nang.
Đồng tử càng nhỏ thì hiệu ứng càng nhỏ, đôi đồng tử rộng của loài cephalopod ngược lại sẽ khiến chúng chịu nhiều ảnh hưởng của quang sai màu hơn. Mặc dù hình ảnh khi quan sát sẽ bị mờ, nhưng chúng vẫn có thể nhìn thấy màu sắc. Đó là nguyên nhân mực nang có thể thay đổi màu cơ thể theo môi trường xung quanh.
Không giống như những loài cephalopod khác, mắt mực nang có thể xoay, cho phép chúng nhìn thế giới ở dạng 3D. Gần đây, các nhà khoa học phát hiện ra những đôi mắt xoay này tạo ra khả năng nhìn lập thể, mang lại cho mực nang một lợi thế ưu việt hơn trong môi trường sống của chúng.
Chim
Những con chim với đôi mắt chỉ nhỏ như hạt đậu lại có thể nhìn thấy nhiều thứ con người không thể thấy. Động vật chân đầu chỉ có một loại tế bào cảm thụ ánh sáng. Con người có bốn, ba tế bào hình nón và một hình que, có nghĩa là chúng ta có độ nhạy cảm với màu sắc ở ba bước sóng cực đại, hay còn gọi là thị giác ba màu.
Trong một thời gian dài các nhà khoa học không thể lý giải tại sao những đàn chim di trú có thể điều hướng cực kỳ tốt. Gần đây, họ đã thu hẹp phạm vi câu trả lời xuống một loại protein, tên cryptochromes, nhạy cảm với ánh sáng xanh.
Khả năng nhận biết từ trường của chúng có thể liên quan đến ánh sáng xanh lam, từ đó kết luận giác quan có khả năng phụ thuộc vào thị giác. Nhiều giả thuyết cho rằng, bộ lọc từ tính của mắt chim đối với màu xanh lam là kết quả của một sai lệch lượng tử. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy từ trường ảnh hưởng đến thuộc tính lượng tử của các cryptochromes, chi phối các electron của chúng.
Cá bốn mắt vảy lớn
Loài cá chúng ta hay gọi là cá bốn mắt vảy lớn (tên khoa học là Anableps anableps) thực tế chỉ có hai mắt phát triển theo hướng độc lập. Đôi mắt của chúng nằm phía trên đỉnh đầu, với một nửa chìm trong mặt nước phía dưới. Điểm đặc biệt là mỗi đồng tử được chia thành hai nửa, một nửa nằm trên đường nước (lưng), trong khi phần kia nằm bên dưới đường nước (bụng) , hướng xuống vực sâu âm u.
Ngoài ra, protein trong tế bào cảm thụ ánh sáng của võng mạc cũng khác nhau. Chúng nhạy cảm với ánh sáng xanh ở võng mạc lưng và nhạy cảm hơn với ánh sáng vàng ở võng mạc bụng. Cá bốn mắt vảy lớn phát triển cặp mắt đặc biệt như vậy để có thể sinh tồn ở môi trường bùn lấy như rừng ngập mặt, nơi vùng nước âm u.
Tôm bọ ngựa
Trong số tất cả động vật mà con người đã khám phá ra đến nay, có lẽ danh hiệu sinh vật có cặp mắt phức tạp nhất nên được trao cho loài tôm bọ ngựa, sống chủ yếu trong các hang đá dưới đáy biển.
Các nhà khoa học vẫn chưa đưa ra lời giải thích hợp lý nhất cho câu hỏi trên, vì rất khó hình dung thế giới trong mắt tôm bọ ngựa như thế nào. Chúng có các tế bào cảm quang màu thông thường, cũng như các tế bào cảm quang nhạy cảm với ánh sáng cực tím. Một số sinh vật như côn trùng, chim, thậm chí cả tuần lộc cũng có thể nhìn thấy tia cực tím. Tuy nhiên, tôm bọ ngựa có thể thấy đến năm dải tần số tia cực tím khác nhau.
Ngoài ra, tôm bọ ngựa có thể nhìn thấy ánh sáng phân cực - sự định hướng dao động của sóng truyền ánh sáng. Nhiều loài động vật có thể nhìn thấy ánh sáng phân cực tuyến tính, bao gồm cả mực nang. Tôm bọ ngựa là loài động vật duy nhất có thể nhìn thấy ánh sáng phân cực tròn.
Mỗi mắt của chúng được gắn trên một cuốn và có thể di chuyển độc lập. Khác với con người phải dựa vào thị giác hai mắt để nhận biết chiều sâu, tôm bọ ngựa chỉ cần một con để nhận biết điều đó.
Chiton
Đôi mắt được tạo ra từ những vật liệu gì? Thông thường đó là mô, một cấu trúc được tạo ra từ các tế bào. Nhưng điều đó không áp dụng với loài nhuyễn thể Chiton, thuộc lớp Polyplacophora.
Khoa học chưa thể lý giải là tại sao một sinh vật có kích thước não nhỏ như chiton có thể xử lý thông tin thị giác truyền về. Tuy nhiên, thông qua cấu trúc mắt đặc biệt này, các nhà khoa học có thể gián tiếp nghiên cứu lịch sử phát triển thị giác của một số sinh vật đã tuyệt chủng từ lâu, điển hình như loài Trilobites - cũng có mắt khoáng với thấu kính làm bằng canxit.
Nguồn: Science Alert
