Биологи объяснили, как хамелеонам удается вращать глазами независимо друг от друга

Глаза хамелеона вращаются независимо друг от друга, на 180 градусов по горизонтали и на 90 градусов по вертикали, обеспечивая панорамный обзор почти на 360 градусов. Глаз соединен с мозгом зрительным нервом. При вращении нерв должен натягиваться, что привело бы к его повреждению или ограничило бы движение. Как хамелеону удается избежать этого? На этот вопрос и ответили ученые в статье, вышедшей в журнале Scientific Reports.

Ученые исследовали анатомию хамелеонов веками (в статье упоминаются исследования еще Аристотеля и Ньютона). Но старый метод — физическое вскрытие — разрушает ткани. Когда палеонтологи или анатомы вскрывали череп, глазной нерв либо смещался, либо рвался, либо его принимали за беспорядочное сплетение тканей.

Теперь исследователи использовали контраст-усиленную компьютерную томографию (DiceCT). Они пропитали образцы хамелеонов раствором йода. Йод впитывается в мягкие ткани (мозг, мышцы, нервы) и делает их «видимыми» для рентгеновских лучей КТ-сканера. Это позволило создать 3D-модели мозга и нервной системы в их естественном положении внутри черепа, ничего не разрушая.

Оказалось, зрительный нерв хамелеона не прямой, а длинный и скрученный в несколько петель. Он в два-три раза длиннее прямого расстояния от мозга до глаза. Благодаря такой укладке нерв всегда имеет запас длины. Это позволяет глазу свободно вращаться во всех направлениях без натяжения.

Сравнительный анализ с другими рептилиями (всего изучили 34 вида) показал, что у подавляющего большинства других ящериц зрительные нервы прямые или немного изогнуты. Ни у кого нет такой сложной спиральной укладки. Значит, скрученный нерв — это специфическая адаптация именно линии хамелеонов.

Ученые просканировали эмбрионы хамелеонов на разных стадиях развития. На ранней стадии (100 дней) зрительный нерв эмбриона прямой. К моменту вылупления (200 дней) он уже полностью скручен в спираль. Значит, это врожденная, генетически запрограммированная черта, а не что-то, что развивается в течение жизни от постоянного вращения глазами. Хамелеон рождается уже способным вращать глазами.

Это открытие показывает нам часть системы адаптаций хамелеона к древесному образу жизни засадного хищника. Он подстерегает жертв, почти не двигаясь, чтобы не выдать своего местоположения, и мимикрируя под листья и ветки.

Из-за своего способа охоты хамелеон развил жесткий неповоротливый скелет. Но при таком скелете он не может вертеть головой, как это делают другие засадные хищники, например сова. Эволюционным решением стала способность сворачивать глазной нерв, подобно телефонному шнуру, чтобы обеспечить подвижность глаз.