Acu plankums (ocellus) — vienkāršs gaismas jutības orgāns bezmugurkaulniekiem
Uzzini par acu plankumu (ocellus) — vienkāršu gaismas jutības orgānu bezmugurkaulniekiem: uzbūve, opsīni, funkcijas un nozīme evolūcijā.
Acu plankums (saukts arī par ocellus vai pigmenta bedrīti) ir ļoti vienkāršs gaismas jutības orgāns, ko izmanto daudzi bezmugurkaulnieki un pat daži vienšūņi. Tas spēj atšķirt gaišu no tumša un noteikt gaismas intensitātes vai tās virzienu, taču nerada skaidru vizuālu ainu tādā nozīmē, kā to nodrošina mūsu acs ar lēcu un fokusu. orgāns, ko izmanto gaismas noteikšanai.
Būve un darbības princips
Acu plankuma pamatā parasti ir šūnas ar pigmentu un fotoreceptoru molekulām. Dažos gadījumos tās ir vienkāršas pigmenta šūnas, kas aizsedz fotoreceptorus no noteiktiem virzieniem, veidojot tā dēvēto pigmenta kausu vai bedrīti. Šādas struktūras ļauj dzīvniekam noteikt, no kurienes nāk gaisma.
Daudzu vienkāršu dzīvnieku acu plankums uztver gaismu ar pigmenta molekulu, ko sauc par opsīnu. Fotoreceptoru signāls tiek pārnests uz nervu sistēmu pa nervu šķiedru. Tā dzīvnieks var izvēlēties reaģēt uz gaismu — piemēram, attālināties no spožas vietas vai virzīties uz gaismas avotu.
Sugu piemēri un izvietojums
Acu plankumi ir izplatīti maziem, vienkāršiem bezmugurkaulniekiem, piemēram, plānsienēm Planaria, kā arī dažu medūzu, gliemežu kāpuru un citu bezmugurkaulnieku attīstības stadijās. Tām nav lēcas vai citu fokusēšanas līdzekļu, tāpēc tās sniedz tikai vienkāršu gaismas informāciju — piemēram, kurā pusē ir gaišāks vai tumšāks.
Acu punkti ir sastopami arī tādiem vienšūnu protivīriem kā Euglena un Chlamydomonas, kur tie ir saistīti ar bārkstiņu. Šī saikne ļauj gaismas signālam tieši ietekmēt šūnas kustību — tādas šūnas spēj virzīties pret vai prom no gaismas atkarībā no sugas vajadzībām.
Uzvedība un funkcijas
- Fototakse: daudzi organismi izmanto acu plankumus, lai veiktu fototaksi — virzīšanos uz gaismu vai no tās, kas palīdz atrast barību vai slēptuvi.
- Tumsas un ēnas reakcijas: vienkāršs acu plankums spēj uztvert ēnu, kas pāriet pāri ķermenim, un izsaukt ātru kustību reakciju.
- Ciradiālie ritmi un citosensorika: gaismas uztvere ar acu plankumiem var piedalīties arī diennakts ritmu sinhronizācijā un citos fizioloģiskos procesos.
Evolūcija un fosilijas
Pirmās līdz šim atrastās acu fosilijas ir no agrīnā kembrija perioda (apmēram pirms 540 miljoniem gadu). Šajā posmā — ko sauc par Kembrija sprādzienu — acīmredzami notika strauja dažādošanās un sarežģītāku gaismas jutības organu attīstība. Viens no piedāvātajiem skaidrojumiem ir, ka acu evolūcija veicināja bruņošanās sacensības, jo uzlabota spēja saskatīt plēsēju vai upuri deva lielu evolūciju priekšrocību.
Domājot evolūcijas gaitā, acu plankumi bieži tiek uzskatīti par vienu no pirmajiem soļiem pie sarežģītākām acīm: no vienkārša pigmenta punkta gradācijas ceļā var attīstīties dziļāks kauss, vēlāk — lēca un fokussistēmas, kas ļauj veidot vizuālo ainu un veicina precīzāku navigāciju.
Kopsavilkums
Acu plankums ir efektīvs un vienkāršs risinājums gaismas uztverei mazām un primitīvām dzīvības formām. Tas nodrošina pamatfunkcijas, piemēram, gaismas intensitātes un virziena atpazīšanu, kas pietiekami daudzām sugām, lai izdzīvotu un orientētos vidē. Lai gan tas nesniedz redzamu attēlu, acu plankums ir būtisks evolūcijas posms ceļā uz sarežģītākām redzes sistēmām.
Galvenie posmi gliemju acs evolūcijā.
Chlamydomonas šūnas ar hloroplasta acu plankumu shematisks attēlojums
Euglena šūnas ar sarkano acu plankumu shematisks attēlojums
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir acu plankums?
A: Acu plankums ir vienkāršs orgāns, ko izmanto gaismas noteikšanai maziem, vienkāršiem bezmugurkaulniekiem, piemēram, Planaria, un vienšūnu protistiem, piemēram, Euglena un Chlamydomonas.
J: Kādi ir citi acu plankuma nosaukumi?
A: Acs plankumu var saukt arī par acellus vai pigmenta bedrīti.
J: Ar ko acu plankumi atšķiras no mūsu acīm?
A: Acu punktiņiem nav lēcas vai fokusēšanas līdzekļu, tāpēc tie var tikai uztvert gaismu no tumsas, bet nesniedz dzīvniekam vizuālu ainu, kā to dara mūsu acis.
J: Kā dzīvnieki ar acu punktiņiem reaģē uz gaismu?
A: Daudziem dzīvniekiem ar acu plankumiem pigmenta molekula, ko sauc par opsīnu, uztver gaismu, un nervu šķiedra pārnes informāciju no acu plankuma uz dzīvnieka vienkāršo nervu sistēmu. Tas ļauj dzīvniekam pārvietoties, reaģējot uz tādām lietām kā ēnas šķērsošana.
J: Kad fosiliju liecībās pirmo reizi parādījās acis?
A: Pirmās fosilizētās acis datējamas ar agrīno kembrija periodu, apmēram pirms 540 miljoniem gadu.
J: Kas ir "Kembrija sprādziens"?
A: "Kembrija sprādziens" ir straujas evolūcijas uzliesmojums, kas notika agrīnā kembrija periodā.
J: Kāda ir teorija par to, kā acu evolūcija varēja ietekmēt šo straujo evolūciju?
A.: Viena no teorijām ir, ka acu evolūcija izraisīja "bruņošanās sacensības", kas izraisīja strauju evolūcijas uzplaukumu. Organismi ar labāku redzi varēja labāk orientēties vidē un atrast barību, tāpēc tiem bija konkurences priekšrocības salīdzinājumā ar organismiem bez acīm.
Meklēt