Oczy reniferów zmieniają kolor, żeby łatwiej im było dostrzec jadalne porosty

W tych dwóch artykułach autorzy pokazują i podają wyjaśnienie zmiany koloru:

O jakim więc zjawisku mówimy? Właściwie są dwa.

Po pierwsze, renifery żyją na dalekiej północy i w tym środowisku oświetlenie zmienia się drastycznie w zależności od pory roku, od światła dziennego przez całe 24 godziny latem do braku światła dziennego od 12 do 24 godzin dziennie w zimie. Powoduje to drastyczną zmianę koloru otoczenia, sprawiając, że zimą (b i d) niebo stają się ciemnoniebieskie, w przeciwieństwie do znanego nam nieba w świetle dziennym.

Inną sztuczką jest to, że renifery mają rogówki i soczewki, które przepuszczają do 60% światła UV, które u ssaków aktywnych w ciągu dnia zwykle jest blokowane. (To często powoduje zaćmę u reniferów trzymanych w niewoli, ale na wolności dieta reniferów może chronić je przed tą chorobą.) Wszystko to razem oznacza, że w zimowych ciemnościach renifery mają lepszy widok na obiekty pochłaniające i odbijające promieniowanie UV niż inne ssaki.

Ale dlaczego te cechy? Okazuje się, że renifery żywią się zimą głównie porostami, szczególnie gatunkiem Claudia rangiferina, czyli „chrobotkiem reniferowym”, który wygląda tak (zdjęcie z Wikipedii ):

I tak się składa, że wiele jadalnych porostów ma jasny kolor, jak ten powyżej. Ludziom trudno byłoby je znaleźć, ale ponieważ pochłaniają promieniowanie UV, tak jak ten w pierwszym rzędzie poniżej, dla każdego zwierzęcia wrażliwego na światło UV wydają się ciemne na tle śniegu. Dzięki temu łatwiej im znaleźć pożywienie. (Porost w drugim rzędzie nie jest tak widoczny, ponieważ podobnie jak śnieg odbija światło ultrafioletowe):

Drugą hipotezą, sugerowaną we wcześniejszej pracy Dominey i in. jest, że zmiana błony odblaskowej oraz zwiększona wrażliwość oczu reniferów na światło UV mogą pomóc im w wykrywaniu drapieżników, takich jak białe wilki. Ale Dominey i in. piszą również, że należy pamiętać, że nie badano oczu innej zwierzyny arktycznej, takiej jak piżmowoły i sarny. Jeśli zwierzyna łowna, która nie je porostów, wykazuje podobne czasowe zmiany w kolorze błony, a także podobną przepuszczalność rogówki i soczewki UV, wspierałoby to raczej hipotezę wykrywania drapieżników niż hipotezę wykrywania porostów. Przez zbadanie oczu kilku innych gatunków, można rozróżnić te hipotezy (oczywiście obie mogą być jednocześnie prawdziwe). Nawiasem mówiąc, oczy badane w drugiej pracy zostały dostarczone przez Samów, z których wielu utrzymuje się z hodowli reniferów.

Dwa inne pytania: w jaki sposób renifery chronią swoje oczy przed promieniowaniem UV (którego oczywiście latem jest dużo), biorąc pod uwagę, że ich rogówki i soczewki nadal przepuszczają dużo promieniowania UV latem? Dlaczego dzikie renifery nie chorują na zaćmę? Cóż, wysoki poziom witaminy C (kwasu askorbinowego) chroni przed zaćmą, a Dominy i in. mówią, co następuje:

Powiązanie wrażliwości wizualnej na promieniowanie UV z ekologią żerowania rodzi kuszące pytania, w jaki sposób Cladonia może jednocześnie chronić oczy reniferów przed uszkodzeniami UV. Cladonia ma imponujące właściwości przeciwutleniające (Kosanić i in., 2014), a jej połączenie z innymi ulubionymi pokarmami – mianowicie pąkami i liśćmi wierzby arktycznej (Salix arctica) i brzozy karłowatej (Betula nana) – z których oba mają niezwykle wysoki poziom witaminy C (Rodahl, 1944) może zapewnić zróżnicowany zestaw środków ochronnych.

Okraszają to odrobiną naukowego humoru, co widać w całym artykule, łącznie z uroczym tytułem o „Enlichenment” [nieprzetłumaczalna gra słów: lichen to porost; enrichment to wzbogacenie, a enlightement to oświecenie MK]:

W każdym razie nasz esej ma daleko idące zastosowania praktyczne, sugerując, że sok pomarańczowy i marchewka to idealne przekąski uzupełniające dla reniferów w Wigilię Bożego Narodzenia.

A oto trochę więcej humoru z artykułu:

Podsumowując, nasze ograniczone badania porostów sugerują chromatyczną wyrazistość oczu reniferów w półmroku. Rzucają także nowe światło na zalety świecącego nosa – może on oświetlać drogę Mikołajowi, ale to niebieskie oczy Rudolfa pozwalają mu znaleźć obiad po długim okresie świątecznym.

Po drugie, jaki jest mechanizm zmiany koloru błony odblaskowej? Jest to temat drugiego artykułu, a mechanizm jest fascynujący – stanowi świadectwo siły doboru naturalnego. Fosbury i Jeffery przeprowadzili badania modelowe wewnętrznej struktury oka renifera w różnych postulowanych warunkach, wykorzystując dane pochodzące z oczu reniferów uzyskane z rzeźni. Dla pokazania postulowanego mechanizmu zmiany koloru błony przytoczę artykuł z „National Geographic”, bo jestem leniwy, a piszę w Święta Bożego Narodzenia:

Fosbury zastanawiał się nad warunkami optycznymi panującymi podczas zmierzchu w Arktyce i odkrył, że błona „dostraja się” do tej częstotliwości światła.

Razem z Jefferym udali się do laboratorium, aby przeprowadzić sekcję i dokonać eksperymentów na ogromnej liczbie oczu reniferów – przechowywanych w workach i słoikach, zbieranych przez lata od stad reniferów należących do Samów, rdzennej ludności Skandynawii.

Błony odblaskowe reniferów zbudowane są z drobnych włókien kolagenu zawieszonych w płynie, tworząc zmienny odblaskowy kryształ. Włókna kolagenowe w oczach z lata unosiły się luźno w płynie, tworząc krystaliczne lustro, które najlepiej odbijało czerwonawe światło. Jednak w oczach zebranych zimą włókna kolagenowe były znacznie mocniej upakowane, zmieniając kształt kryształów i powodując, że odbijały one głównie światło niebieskie z rozmazaniem w pobliskim promieniu UV.

W ciemności renifery prawdopodobnie rozszerzają źrenice, co z kolei blokuje mały otwór drenażowy płynu do oczu, powodując wzrost ciśnienia wewnętrznego w oku, ściskając kolagenową błonę i zmieniając kształt kryształów. Latem źrenice zwierząt wracają do normy.

„Jeśli dodasz te rzeczy, wrażliwość ich oczu jest co najmniej tysiąc razy większa zimą niż latem” – pisze Tyler.

Fantastyczne! Zwiększona czułość ma jednak wadę:

Ale ich wyjątkowa adaptacja może im zaszkodzić. Obecnie linie wysokiego napięcia przecinają tradycyjne terytoria pasterskie Samów, emitując błyski światła UV, które dla reniferów wyglądają „jak fajerwerki; więc nie zbliżą się do tego” – mówi Jeffery, co doprowadziło Samów do angażowania się w zajadłe bitwy sądowe w celu ochrony swoich stad.

Byłbym zaskoczony, gdyby ten zestaw adaptacji ograniczył się do reniferów, ale nikt nie patrzył tak głęboko w oczy innym ssakom arktycznym. To dałoby wskazówkę co do presji doboru naturalnego, które prawdopodobnie ukształtowały te adaptacje.

Wesołych Świąt!

h/t: Athayde

Link do oryginału: https://whyevolutionistrue.com/2023/12/25/reindeer-eyes-change-color-in-winter-to-make-edible-lichens-easier-to-spot/

Why Evolution Is True, 25 grudnia 2023

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

Jerry A. Coyne

Emerytowany profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji.  Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest również jednym ze znanych "nowych ateistów" i autorem książki "Faith vs Fakt" (wydanej również po polsku przez wydawnictwo "Stapis)". Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.