راز حرکت مستقل چشم‌های آفتاب‌پرست بعد از 2000 سال کشف شد

پس از قرن‌ها شگفتی و حدس‌وگمان، دانشمندان سرانجام راز چشم‌های خیره‌کننده و مستقلِ آفتاب‌پرست‌ها را کشف کردند.

چشم‌های چرخان و پراکنده آفتاب‌پرست‌ها از زمان یونان باستان ذهن دانشمندان را درگیر کرده بود. اکنون، پس از هزاران سال، فناوری تصویربرداری مدرن توانسته راز توانایی شگفت‌انگیز آن‌ها در دید تقریبی 360 درجه و نگاه همزمان در دو جهت مختلف را فاش کند. پشت هر چشم بیرون‌زده آفتاب‌پرست، دو عصب بینایی بلند و مارپیچی پنهان شده است؛ ساختاری که در هیچ خزنده دیگری دیده نمی‌شود.

چشمان آفتاب‌پرست مثل دوربین‌های مداربسته هستند و به هر جهتی می‌چرخند. این توضیح خوان دازا، استادیار دانشگاه سام‌هیوستون و نویسنده مطالعه جدیدی است که این ویژگی را شرح داده.

او می‌گوید:

آن‌ها چشم‌ها را مستقل از هم حرکت می‌دهند تا محیط را برای پیدا کردن شکار اسکن کنند. اما به محض اینکه شکار را پیدا می‌کنند، هر دو چشم روی یک نقطه قفل می‌شود تا بتوانند فاصله دقیق را برای پرتاب زبانشان محاسبه کنند.

حرکت سریع و جهشی چشم‌ها همیشه قابل مشاهده بود، اما سازوکار درونی که این حرکت را ممکن می‌کند، مدت‌ها ناشناخته باقی مانده بود.

در سال 2017، ادوارد استنلی، مدیر آزمایشگاه تصویربرداری دیجیتال موزه تاریخ طبیعی فلوریدا، هنگام بازدید از آزمایشگاه دازا، در یک سی‌تی اسکن از آفتاب‌پرست برگ‌ریز کوچک ساختاری غیرعادی درون عصب بینایی دید؛ چیزی شبیه یک مارپیچ که پیش از آن هرگز مشاهده نشده بود.

با وجود این، هر دو پژوهشگر در ابتدا از نتیجه‌گیری عجولانه خودداری کردند. با توجه به اینکه آفتاب‌پرست‌ها طی قرن‌ها بارها بررسی شده‌اند، آن‌ها مطمئن نبودند که آیا واقعا نخستین کسانی هستند که این ویژگی پنهان را دیده‌اند یا نه.

دازا می‌گوید:

خود ساختار عجیب بود، اما عجیب‌تر این بود که هیچ‌کس پیش از ما به آن اشاره‌ای نکرده بود. آفتاب‌پرست‌ها بارها مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و آناتومی آن‌ها بارها تشریح شده است.

استادان سازگاری

آفتاب‌پرست‌ها در آفریقا، اروپا و آسیا زندگی می‌کنند و مجموعه‌ای شگفت‌انگیز از سازگاری‌ها برای زندگی در میان درختان تکامل داده‌اند. دمِ قابل‌چسبیدن آن‌ها نقش تکیه‌گاه دارد و پاهای شبیه دستکش به آن‌ها امکان می‌دهد شاخه‌ها را با دقت بگیرند و آهسته و ثبات حرکت کنند.

سرعت نقطه قوت آن‌ها نیست؛ اما نیازی هم ندارند. زبان قدرتمند و فنری آفتاب‌پرست با سرعتی حیرت‌انگیز پرتاب می‌شود: از صفر تا 96 کیلومتر بر ساعت در یک‌صدم ثانیه. این زبان چسبناک و کشسان می‌تواند بیش از دو برابر طول بدن حیوان دراز شود و شکار را در یک چشم بر هم زدن برباید.

ظاهر منحصربه‌فرد و دم حلقه‌ای شکلشان باعث شده هزاران سال مورد توجه انسان‌ها قرار گیرند؛ به‌طوری‌که حتی روی سنگ‌نگاره‌های مصر باستان نیز قابل تشخیص هستند.

برای اطمینان از اینکه باید جایی در گذشته اشاره‌ای به این مارپیچ شده باشد، پژوهشگران سراغ منابع قدیمی رفتند و با کمک متخصصان زبان، متون فرانسوی، ایتالیایی و لاتین را بررسی کردند.

بیش از 2000 سال پیش، ارسطو به اشتباه گمان می‌کرد آفتاب‌پرست اصلا عصب بینایی ندارد و چشم‌ها مستقیم به مغز متصل هستند؛ نظری که او بر اساس توانایی حرکت مستقل چشم‌ها بیان کرده بود. در اواسط دهه 1600، پزشک رومی دومنیکو پانارولی با ارسطو مخالفت کرد و گفت آفتاب‌پرست‌ها عصب بینایی دارند؛ اما برخلاف بیشتر جانوران، این اعصاب از هم عبور نمی‌کنند. او تصور می‌کرد نبود این تقاطع باعث آزادی کامل حرکت چشم‌هاست.

ایزاک نیوتن نیز که مجذوب ساختار عجیب چشم آفتاب‌پرست شده بود، این نظریه را در کتاب Optiks خود بازگو کرد. در مقابل، کالبدشناس فرانسوی کلود پرو در سال 1669 اعصاب بینایی آفتاب‌پرست را به‌درستی در حال عبور از یکدیگر رسم کرده بود. گرچه نیوتن و دیگران آن را نادیده گرفتند، این تصویر یکی از دقیق‌ترین طرح‌ها در آن زمان بود.

مارپیچ گمشده

در طول تاریخ، دانشمندان به ساختار واقعی نزدیک شدند اما هرگز آن را به‌طور کامل ثبت نکردند. در سال 1852، یوهان فیشر بخشی از عصب بینایی آفتاب‌پرست را ترسیم کرد که قسمتی از مارپیچ را نشان می‌داد، اما بخش اصلی از تصویر حذف شده و توضیح داده نشده بود. در سال 2015 نیز دانشجویی در دانشگاه حیفا، لو-آری تیدار، بخشی از عصب بینایی آفتاب‌پرست را «C شکل» توصیف کرد، اما باز هم مارپیچ کامل کشف نشد.

پژوهشگران پس از جست‌وجویی گسترده دریافتند هیچ توصیف علمیِ منتشرشده‌ای از این ساختار وجود ندارد.

اما چرا چنین ویژگی مهمی طی قرن‌ها پنهان مانده بود؟ پاسخ در قدرت CT اسکن و داده‌های دیجیتال است.

در گذشته، تشریح فیزیکی تنها راه مشاهده ساختارهای درونی بود؛ اما این فرایند اغلب عصب‌ها را جابه‌جا یا تخریب می‌کرد و شکل واقعی آن‌ها را از بین می‌برد.

استنلی می‌گوید:

تشریح باعث از دست رفتن اطلاعات می‌شود. با CT می‌توان بدون آسیب دیدن نمونه، داخل جمجمه را دید.

امروزه CT در پزشکی و پژوهش‌های زیستی بسیار رایج شده است. این اسکن‌ها امکان مشاهده دقیق ساختارهای داخلی، از جمله فضای پشت جمجمه آفتاب‌پرست را فراهم می‌کنند.

پروژه oVert و تأیید کشف

ابتدا مشاهده مارپیچ در یک گونه مفید بود، اما داده‌های بیشتری از طریق oVert در دسترس بود؛ پروژه‌ای با همکاری 18 مؤسسه آمریکایی که داده‌های سه‌بعدی رایگان از اسکلت و اندام مهره‌داران ارائه می‌دهد.

پژوهشگران اسکن‌های بیش از 30 مارمولک و مار، شامل سه گونه آفتاب‌پرست را بررسی کردند. آن‌ها مدل‌های سه‌بعدی مغز ساختند و طول و شکل عصب‌های بینایی را اندازه گرفتند.

نتایج روشن بود: هر سه گونه آفتاب‌پرست دارای عصب‌های بینایی بسیار بلندتر و مارپیچی‌تر از سایر مارمولک‌ها بودند.

برای بررسی منشأ این ویژگی، پژوهشگران رشد این عصب‌ها را در سه مرحله جنینی آفتاب‌پرست پرده‌پوش بررسی کردند. در مراحل اولیه، عصب‌ها مستقیم بودند؛ اما پیش از خروج از تخم، کشیده شده و حلقه‌هایی تشکیل دادند. یعنی نوزاد آفتاب‌پرست هنگام تولد، دو چشم کاملا متحرک دارد.

از نظر فسیلی اما تعیین زمان دقیق پیدایش این ویژگی سخت‌تر است. قدیمی‌ترین فسیل‌های آفتاب‌پرست مربوط به 16 تا 23 میلیون سال پیش هستند؛ زمانی که آن‌ها بسیاری از سازگاری‌های زندگی درختی را قبلاً تکامل داده بودند.

سازگاری برای حرکت

در میان مهره‌داران، حیواناتی که چشم‌های بزرگی دارند معمولاً دو راه برای افزایش میدان دید انتخاب می‌کنند:

• گردن را زیاد حرکت می‌دهند (مثل جغد و لمورها)،
• چشم‌ها را متحرک می‌سازند (مثل انسان‌ها).

چون آفتاب‌پرست‌ها دامنه گردش گردن بسیار محدودی دارند، احتمالاً به راه دیگری نیاز داشتند تا فشار حرکتی بر چشم‌ها را کم کنند. پاسخ، همان ساختار مارپیچیِ عصب بینایی است؛ همان ویژگی که تنها در معدودی از بی‌مهرگان مثل مگس‌های چشم‌ساقه‌ای دیده می‌شود.

دازا توضیح می‌دهد:

می‌توان عصب بینایی را مانند سیم تلفن‌های قدیمی تصور کرد. ابتدا سیم‌های مستقیم بودند، اما بعد سیم‌های فنری آمدند تا کشش بیشتری فراهم کنند. این همان کاری است که آفتاب‌پرست انجام می‌دهد؛ ایجاد حلقه برای افزایش دامنهٔ حرکت چشم.

استنلی می‌گوید:

دانشمندانی مثل نیوتن و ارسطو قرن‌ها الهام‌بخش بوده‌اند. حالا نوبت ماست که قدم بعدی را در درک این شگفتی برداریم.