Descubren al único vertebrado que utiliza un sistema reflector para enfocar imágenes en lugar de la tradicional lente.
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| Foto: University of Bristol. |
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Los aficionados a la astronomía saben que hay telescopios refractores y telescopios reflectores. En los primeros una lente concentra la luz en un punto focal y en el segundo es un espejo el que se encarga de hacerlo. Los primeros telescopios profesionales eran refractores pero ya todos son reflectores, esto permite telescopios con un espejo primario muy grande que además carezca de aberraciones cromáticas.
Por otro lado, los animales disponen de ojos para ver, que son al fin y al cabo dispositivos ópticos. Según algunos expertos los ojos aparecieron gracias a la evolución unas 7 veces de manera independiente a lo largo de la historia biológica. Se especula que si hay vida en otros planetas los seres complejos que los habiten también tendrán ojos y en la mayoría de los casos a pares, ya que así es posible la visión estereoscópica que permite calcular distancias.
Los ojos se presentan en varios diseños y en dos tipos principales. En el primero cada fotorreceptor posee un sistema óptico sencillo con su lente dedicada, como los ojos compuestos de los artrópodos. En el segundo tipo una red de fotorreceptores se sitúa en el fondo de una cavidad con un agujero hacia el exterior en el otro extremo, de tal modo que el sistema funciona como una cámara oscura que el añadido de una lente enfocable sobre dicho agujero mejora sus prestaciones. Nuestros ojos proceden de este diseño y nuestras cámaras fotográficas se parecen mucho a él.
Según esta idea los ojos de todos los animales serían refractores, con lentes que permiten enfocar las imágenes. Pues no, hay un pez, Dolichopteryx longipes, que ha desarrollado ojos reflectores que utilizan un espejo en lugar de una lente para formar las imágenes.
En 500 millones de años de evolución animal compleja con miles de especies con diferentes clases de ojos esta especie es la única conocida (fósil o viva) que ha resuelto este problema óptico de la formación de imágenes visuales con una solución por reflexión en lugar de por refracción. Este descubrimiento se ha realizado gracias a un estudio de Julian Partridge de University of Bristol.
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A simple vista Dolichopteryx longipes parece que tiene cuatro ojos, pero no es así. Sólo tienen dos ojos, pero muy sofisticados y divididos en dos partes. Una parte apunta hacia arriba, dando al pez una visión del océano y de la posible comida potencial que esté por encima de él. La otra parte, o parte diverticular, apunta hacia el abismo que se extiende bajo él y a los posibles depredadores. Este diseño es único entre los vertebrados y en su segunda parte usa espejos para formar imágenes.
Este ser es un pez abisal que vive a gran profundidad. Pero a 1000 m bajo la superficie del mar hay muy poca luz y los peces que viven en ese entorno tienen adaptaciones particulares que les permiten aprovechar esa luz tan escasa. Algunos de los seres que hay allí tienen capacidades bioluminescentes y emiten su propia luz. Los ojos de este pez permiten recoger esa luz y así saber si hay cerca otros animales activos por debajo de su vulnerable vientre.
Dolichopteryx longipes pertenece a una familia de peces descubierta hace 120 años, pero nadie había descubierto los ojos reflectores de este pez porque ningún ejemplar vivo había sido capturado, hasta que hace poco Hans-Joachim Wagner de la Universidad de Tuebingen y su equipo capturaron un espécimen en el Pacífico cerca de la isla de Tonga.
Esta familia de pequeños peces abisales contiene unas trece especies conocidas en seis géneros y se encuentran en aguas tropicales del Atlántico, Pacífico e Índico. Casi todos ellos se caracterizan por tener unos ojos fijos en forma de barril que siempre apuntan hacia arriba. Algunos peces de esa familia extienden su visión lateralmente gracias a orificios, pero este sistema proporciona «imágenes» sin enfocar. Esto sólo permite detectar objetos y no proporciona buena resolución espacial. Dolichopteryx longipes, sería único al añadir una parte extra reflectora (un espejo) que permite enfocar imágenes. Por tanto, este ojo no habría evolucionado desde la nada.
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| Detalle de los ojos de Dolichopteryx longipes. La parte anaranjada corresponde a los ojos normales en forma de barril que miran hacia arriba y es un efecto del flash usado para tomar la foto al iluminar la retina. La parte oscura no devuelve la luz de flash que viene de arriba sino que refleja la luz que eventualmente viene de abajo hacia una retina lateral. Foto: Tammy Frank. |
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Las fotografía que tomó con flash Tammy Frank produjeron unos reflejos oculares típicos (el conocido efecto «ojos rojos» que se ve en fotos tomadas a personas) procedentes del tubo principal que apunta hacia arriba, pero no de la parte diverticular que apunta hacia abajo. Esta parte refleja la luz que viene de abajo.
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| Fotografía tomada desde abajo en la que señala con una flecha el «espejo» del ojo diverticular. |
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La confirmación de la extraña óptica de los ojos de este ser vino del estudio anatómico que efectuó Partridge. El «espejo» usa pequeñas plaquitas de cristal orgánico dispuestas de manera apilada en multicapas y probablemente evolucionadas a partir del tapate retinal. Esta forma de reflejar luz no es un hallazgo evolutivo único y es la razón por la que algunos peces son plateados, pero en este caso la disposición y orientación (con un ángulo progresivamente variable) está controlada en una forma específica para reflejar la luz hacia un punto focal. Las simulaciones computacionales de Partridge muestran que la orientación precisa de las placas, junto con la superficie curvada es perfecta para enfocar la luz sobre la retina lateral del ojo de este pez.
El uso de un espejo en lugar de una lente tendría ventajas potenciales a la hora de conseguir imágenes de alto contraste en este caso. Obviamente, tener la habilidad de ver objetos móviles a esa profundidad podría significar la diferencia entre la vida y la muerte de este pez, y sería la razón última por la que este sistema habría evolucionado.
Fuentes y referencias:
Noticia en University of Bristol. [1]
Nota de prensa en Florida Atlantic University. [2]
Artículo original (resumen). [3]
Sobre los primeros ojos. [4]
Pruebas fósiles de estadio intermedio en la evolución del ojo. [5]