Az érzékeléstől a látásig - szemről szemre

Ha körülnézünk a természetben, látszólag szemtípusok sokaságával találkozunk. A formák, a színek, a méretek végtelennek tűnő gazdagsága gyakran azt sugallja, hogy egymástól alaposan eltérő látószervvel figyelnek, tájékozódnak a rovarok, a halak, a kígyók, a madarak, az elefántok és az olyan ragadozók, mint a tigrisek, vagy az oroszlánok. A látszat azonban ezúttal is csal.

A szem evolúciójával a származástan atyja, Darwin is foglal­kozott: "Amennyiben tudjuk, hogy a szem változott és a változásai öröklődtek, akkor nem kellene az elméletünk cáfolatának tartani azt a nehezen hihető tényt, hogy a tökéletes és összetett szem a természetes kiválasztódás által jött létre" - írja a Fajok eredete című könyvében. Később az Állatok és növények változásai háziasításuk során (1885) külön foglalkozik a szem hibáinak és betegségeinek öröklődésével, a szemöldökszőrök örökletes meghosszabbodásával.

Minthogy a különböző rendszertani kategóriákhoz tartozó állatfajok látószervei mind felépítésüket, mind működésüket tekintve nagyfokú változatosságokat mutatnak, sokáig úgy gondolták, hogy a szemtípusok egymástól függetlenül alakultak ki. A biológiai kutatások fejlődésének köszönhetően napjainkban megtalálták azt a gént, amelyik a puhatestűek, a rovarok és a gerincesek esetében is felelős a látószerv kialakulásáért. A számos kísérlettel alátámasztott felfedezés megerősítette, hogy valamennyi állat szeme közös eredetű. A fejlettebb szervezetek látószerve pedig három fő típust testesít meg. Ezek: a mozaikszem, a pontszem és a hólyagszem.

A fény érzékelésére szolgáló szervek legegyszerűbb formái a látósejtek. Az alacsonyabb fejlettségű állatoknál, például a gyűrűsférgeknél ezek a fényérzékeny sejtek szétszórva helyezkednek el az állat bőrében. A legegyszerűbb esetben még csak világosságlátásról beszélhetünk. A látószervet akkor nevezhetjük szemnek, ha a látósejtek mellett megjelennek az úgynevezett segédszervek (a lencsék, a szemmozgató izmok stb.) is. Az ilyen szemek már iránylátásra, a még fejlettebbek pedig képlátásra is alkalmasak.

A csalánozóknál az egyszerű fényérzékeny hámfoltok mellett már a hólyagszem egyszerű formái is megtalálhatók. Ezek lényegében a bőrréteg betűrődésével alakulnak ki, a látó meg pigmentsejtek mellett pedig már az üvegtest és a lencse is megtalálható. A szabadon élő laposférgek (planáriák) és a piócák látószerve a pigmentkehelyszem.

A képlátás előnyösebb

Az ízeltlábúaknál két szemtípust ismerünk. Az egyszerű szemek csak iránylátásra képesek, míg az összetett mozaikszemek már képlátásra is alkalmasak. Legfejlettebb a fejlábúak és a gerincesek hólyagszeme. A gerinces állatok látószerve a szemgolyóból, a segédszervekből (szemhéjakból, szempillákból, szemmozgató izmokból, könnymirigyekből) és a hozzájuk kapcsolódó idegrendszeri apparátusból épül fel. Az egyedfejlődés során az érzékszervek leginkább a külső csíralemezből (ektodermából) alakulnak ki, de a szemgolyó létrejöttében mindhárom (külső, középső és belső) csíralemeznek szerepe van.

A fényingerek felfogására szolgáló szemgolyó koponyacsontokkal védett üregben helyezkedik el. Ez védelmet nyújt a külső mechanikai hatások ellen. A szemgolyóban található érhártya teszi lehetővé a szerv vérellátását. Az ideghártyában elhelyezkedő jelfogók (receptorok) a csapok és a pálcikák. A pálcikák a fényt és a sötétséget különböztetik meg, míg a csapok színérzékenyek.

A cápák és a ráják szemében általában nincsenek csapok, így a színeket sem képesek érzékelni. Az állatok tájékozódásában nagy szerepe van annak, hogy szemeik hol helyezkednek el a fejükön. Azok a fajok, amelyeknek előrefelé néző szemeik vannak, pontosan érzékelik a különböző tárgyak távolságát, és jó a térlátásuk (ilyenek a baglyok, a macskák és a majmok). Az oldalt elhelyezkedő szemek legtöbbször megnövelik ugyan a látóteret, de képalkotásuk pontatlanabb (ez jellemző a növényevőkre).

A halak szemének szerkezete a vízi életmód következtében kismértékben eltér a szárazföldi gerincesek látószervétől. Csak a halak szemében található meg az ezüsthártya, amely - amolyan tükörként visszaveri a csapokra és a pálcikákra a beeső fényt. A halak szemei a fej két oldalán helyezkednek el, ezért nincs térlátásuk, viszont a közvetlen közelükben levő tárgyakat jól érzékelik. A pontyalkatúak csak a tőlük 1-5 centiméterre levő tárgyakat látják élesen.

Merev tekintetüket annak köszönhetik, hogy szemgolyójukat csak kis szögben tudják elfordítani. A mélytengeri halaknak hosszúkás, úgynevezett teleszkópos szemük van, amely alkalmazkodott a gyenge megvilágításhoz. Szaruhártyájuk domború, lencséjük igen meggörbült, és a szembogaruk (pupillájuk) átmérője megnagyobbodott.

Főszerepben a pupilla

A kétéltűek érzékszervei közül a látószervük a legtökéletesebb. Szemeik általában nagyok, és izmokkal a szemgödörbe visszahúzhatók. Szemhéjaik közül az alsó nagyobb és átlátszó, így akár "csukott szemmel" is képesek látni. A békacsaládokat szemeik alapján is könnyen megkülönböztethetjük. Az unkáknak szív alakú, az ásóbékáknak függőleges, míg az igazi békaféléknek (kecskebékának, mocsári békának) vízszintes pupillájuk van. Több kísérlet is bizonyítja, hogy a kétéltűek csak a mozgó tárgyakat, azaz a repülő rovarokat képesek érzékelni, így természetesen az étlapjukon is csak mozgásban levő, azaz friss példányok szerepelnek.

A hüllőszemek néhány kivételtől eltekintve nagyok és jól fejlettek. A földfelszín alatti járatokban élő ásógyíkok szemét egy átláthatatlan bőrréteg fedi. Legérdekesebb szemük talán a kaméleonoknak van, hiszen szemgolyóikat kúp alakú védőburok takarja, és egymástól függetlenül is tudják forgatni. Így egyidejűleg előre és hátra is figyelhetnek. Szemükben egy különleges csapocskatípus is van, amellyel az ultraibolya sugarakat is képesek érzékelni. A legtöbb gyíknak megvan az alsó és a felső szemhéja, így pislogni is képesek.

A gekkók és a Budai-hegységben is élő, fokozottan védett pannon gyík szeme hasonlít a kígyókéra. Szemhéjuk átlátszó burokká nőtt össze, így tekintetük merev, és pislogni sem képesek. A fán vagy bokrokon vadászó kígyók látása kifinomultabb, mint a talajon vagy a vízben élőké. Recehártyájukban (retinájukban) a pálcikák száma jóval több, mint a csapoké, így színeket nem tudnak megkülönböztetni. Az éjszakai fajok érzékeny retináját egy függőleges, ellipszis alakú pupilla védi, amely napsütésben teljesen lezárható.

A kaméleon egymástól függetlenül is képes mozgatni szemgolyóit, így egyszerre figyelhet elore és hátra is

Sok faj nehezen tájékozódik a környezetében, és csak a mozgást képes érzékelni. A nílusi krokodil csak homályos foltokat lát maga körül, viszont a Mississippi-alligátor éjszakai vadászatait éppen a különösen fényérzékeny szemek segítik. A hüllők mozgásérzékelése hasonlít a kétéltűekéhez. Ez lehet a magyarázata annak, hogy a kígyóval találkozó kisemlős megmerevedik, ha észreveszi a rá vadászó csúszómászót. A zsákmányt szimatoló kígyó, amikor felemeli és mozgatja a fejét, lényegében a szem ideghártyáján mozgatja környezete képét, így könnyebben észreveheti áldozatát.

A madarak szemében egy sajátos szerv, a fésű (pecten) fejlődött ki, amely erősen pigmentált és erezett, és az érhártyából nyúlik az üvegtestbe. A feltételezések szerint a fésűnek a mozgáslátásban van szerepe. Vannak, akik szerint a vándormadarak tájékozódását is segíti.

Az életmódot is jelzik

A madarak legendás éleslátásának szervezettani háttere az érzéksejtek nagy számának, a pontos idegrendszeri "feldolgozásnak" és a segédszervek tökéletességének, elhelyezkedésének köszönhető. Az éleslátás helyén, a sárgafoltban négyzetmilliméterenként 1,3 mil­lió érzéksejtje van a vándorsólyomnak, míg a lónak csupán tizenkétezer-ötszáz. Ennek köszönhetően a sólyom egy fecskét körülbelül másfél kilométeres távolságból, míg a szitakötőt 800 méterről képes felismerni. Ez olyan, mintha 30 méter távolságból el tudnánk olvasni lapunk cikkeit. A növényevőknek, így a lovaknak, ez a kis érzéksejtszám is elegendő, hiszen a fűszálak közel vannak lehajtott fejükhöz. Az elefánt pedig olyan gyengén lát, hogy sötétben gyakran nem képes különbséget tenni kicsinye és egy arra kószáló hiéna között.

Az éjszakai ragadozó madarak előretekintő, éles szeme kiválóan érzékeli a tárgyak, köztük a zsákmány térbeli helyzetét. A látószerv elhelyezkedése segít a rendszertani meghatározásban is

A szemek érdekesen helyezkednek el az erdei szalonkánál. Látószervük a fejük teteje felé és oldalra tolódott, így látómezejük akár 360 fokos is lehet. Legtökéletesebb szemeik az éjszakai életmódú állatoknak vannak. Nemcsak nagyok (például baglyok, kecskefejők), hanem a pupillájuk is jobban kitágulhat. A nappali madarak többsége jól érzékeli a színeket. Szemeik közel vannak egymáshoz és előretekintők. Az emlősök szeme a legfejlettebb látószerv.

Testükhöz viszonyítva ezúttal is az éjszakai fajok szeme a legnagyobb (félmajmok). A macskák szemében egy különleges "tükör" vagy prizmarendszer" segíti a sötétben való tájékozódást. A szembe érkező fénysugarak egy része áthalad a retinán, de a mögötte levő "tükörről" visszaverődik, így a fényérzékelő képessége számottevően nő. A főemlősök kivételével az emlősök "színvakok", hiszen csak fekete-fehér képet látnak.

Dr.Ilosvay György