Olho de cefalópode - Cephalopod eye
Os cefalópodes , como predadores marinhos ativos, possuem órgãos sensoriais especializados para uso em condições aquáticas. Eles têm um olho tipo câmera que consiste em uma íris, uma lente circular, cavidade vítrea (gel de olho), células de pigmento e células fotorreceptoras que traduzem a luz da retina sensível à luz em sinais nervosos que viajam ao longo do nervo óptico para o cérebro. Nos últimos 140 anos, o olho do cefalópode do tipo câmera foi comparado ao olho dos vertebrados como um exemplo de evolução convergente , onde ambos os tipos de organismos desenvolveram independentemente a característica do olho da câmera e ambos compartilham funcionalidade semelhante. Existe controvérsia sobre se esta é uma evolução verdadeiramente convergente ou uma evolução paralela . Ao contrário do olho da câmera dos vertebrados , os cefalópodes se formam como invaginações da superfície do corpo (ao invés de protuberâncias do cérebro) e, conseqüentemente, a córnea fica sobre o topo do olho, em oposição a ser uma parte estrutural do olho. Ao contrário do olho dos vertebrados, o olho do cefalópode é focalizado por meio do movimento, muito parecido com a lente de uma câmera ou telescópio, em vez de mudar de forma como ocorre com a lente no olho humano. O olho é aproximadamente esférico, assim como o cristalino , que é totalmente interno.
Os olhos dos cefalópodes se desenvolvem de tal forma que têm axônios retinais que passam por trás da retina, de modo que o nervo óptico não precisa passar pela camada fotorreceptora para sair do olho e não tem a cegueira natural, central, fisiológica mancha de vertebrados.
As cristalinas usadas na lente parecem ter se desenvolvido independentemente das cristalinas de vertebrados, sugerindo uma origem homoplásica da lente.
A maioria dos cefalópodes possui sistemas musculares extraoculares complexos que permitem um controle muito preciso sobre o posicionamento macroscópico dos olhos. Os polvos possuem uma resposta autônoma que mantém a orientação de suas pupilas de forma que elas fiquem sempre na horizontal.
Luz polarizada
Foi documentado que vários tipos de cefalópodes, principalmente lulas e polvos, e potencialmente chocos, têm olhos que podem distinguir a orientação da luz polarizada . Essa sensibilidade se deve à organização ortogonal dos fotorreceptores vizinhos . (Os cefalópodes têm células receptoras chamadas rabdomínios semelhantes às de outros moluscos.) Para ilustrar, o olho dos vertebrados é normalmente insensível às diferenças de polarização porque o pigmento visual em bastonetes e cones é organizado de forma semi-aleatória e, portanto, é igualmente sensível a qualquer orientação do Eixo do vetor eletrônico da luz. Por causa de sua organização ortogonal, as moléculas de pigmento visual nos olhos dos cefalópodes têm a maior absorção de luz quando alinhadas corretamente com o eixo do vetor eletrônico de luz, permitindo sensibilidade às diferenças na polarização. A função precisa dessa habilidade não foi provada, mas é hipotetizado que seja para detecção de presas, navegação e, possivelmente, comunicação entre os cefalópodes que mudam de cor.
Olho de Bathyteuthis sp.
Olho de polvo ( Octopus vulgaris )
Olho de lula
Olho de choco
Olho de Nautilus ( Nautilus pompilius )
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Debate evolucionário
A discordância sobre se a evolução do olho da câmera nos cefalópodes e nos vertebrados é uma evolução paralela ou convergente ainda existe, embora esteja quase totalmente resolvida. A posição atual é a de uma evolução convergente para seu olho tipo câmera análogo.
Evolução paralela
Aqueles que sustentam que é uma evolução paralela afirmam que há evidências de que havia um ancestral comum contendo a informação genética para o desenvolvimento do olho. Isso é evidenciado por todos os organismos bilaterais que contêm o gene Pax6, que se expressa para o desenvolvimento do olho.
Evolução convergente
Aqueles que apóiam uma evolução convergente afirmam que esse ancestral comum teria precedido tanto os cefalópodes quanto os vertebrados por uma margem significativa. O ancestral comum com a expressão olho do tipo câmera teria existido aproximadamente 270 milhões de anos antes da evolução do olho do tipo câmera nos cefalópodes e aproximadamente 110 a 260 milhões de anos antes da evolução do olho do tipo câmera nos vertebrados. Outra fonte de evidência para isso são as diferenças de expressão devido a variantes independentes de Pax6 surgindo em cefalópodes e vertebrados. Os cefalópodes contêm cinco variantes do Pax6 em seus genomas, que surgiram de forma independente e não são compartilhadas pelos vertebrados, embora permitam uma expressão gênica semelhante quando comparados ao Pax6 dos vertebrados.
Pesquisa e uso médico
O principal uso médico emergente neste campo é para pesquisas sobre o desenvolvimento dos olhos e doenças oculares . Novas pesquisas sobre a expressão gênica ocular estão sendo realizadas usando olhos de cefalópodes devido à evidência de sua evolução convergente com o olho humano análogo. Esses estudos substituem os estudos anteriores com Drosophila para a expressão gênica durante o desenvolvimento do olho como os mais precisos, embora os estudos com Drosophila continuem sendo os mais comuns. A conclusão de que são análogos dá credibilidade à sua comparação para uso médico em primeiro lugar, uma vez que o traço em ambos teria sido moldado pela seleção natural por pressões semelhantes em ambientes semelhantes; o que significa que haveria expressão semelhante de doença ocular nos olhos de ambos os organismos.
Uma vantagem da experimentação do olho do cefalópode é que os cefalópodes podem regenerar seus olhos devido à sua capacidade de reativar seus processos de desenvolvimento, o que permite que os estudos do mesmo cefalópode continuem além de uma amostra experimental ao estudar os efeitos da doença. Isso também permite um estudo mais complexo sobre como a regeneração pode ser conservada em genomas de cefalópodes e se pode ser conservada de alguma forma no genoma humano ao lado dos genes expressos pelo olho da câmera.