Nejostřejší noční vidění? Ne, kočka ne – BBC News Russian Service

Lidské oko je jedním z nejúžasnějších úspěchů evoluce. Je schopen vidět malé skvrny prachu a obrovské hory, blízké i vzdálené, v plné barvě. Ve spolupráci s výkonným procesorem v podobě mozku oči umožňují člověku rozlišovat pohyb a rozpoznávat lidi podle jejich tváří.

Jedna z nejpůsobivějších vlastností našich očí je tak dobře vyvinutá, že si jí ani nevšimneme. Když vstoupíme do slabě osvětlené místnosti jasným světlem, úroveň osvětlení v okolním prostředí prudce klesne, ale oči se tomu přizpůsobí téměř okamžitě. V důsledku evoluce jsme se přizpůsobili vidění ve špatném světle.

Ale na naší planetě jsou živé bytosti, které vidí ve tmě mnohem lépe než lidé. Zkuste si přečíst noviny v hlubokém soumraku: černá písmena splývají s bílým pozadím do rozmazané šedé skvrny, ve které ničemu nerozumíte. Kočka v podobné situaci by ale žádné problémy nepociťovala – samozřejmě pokud by uměla číst.

Ale i kočky, navzdory jejich zvyku lovit v noci, nevidí ve tmě lépe než kdokoli jiný. Tvorové s nejostřejším nočním viděním si vyvinuli jedinečné zrakové orgány, které jim umožňují zachytit doslova zrnka světla. Někteří z těchto tvorů jsou schopni vidět v podmínkách, kde z hlediska našeho chápání fyziky v zásadě není vidět nic.

Pro srovnání ostrosti nočního vidění použijeme lux, jednotku, která měří množství světla na metr čtvereční. Lidské oko funguje dobře na jasném slunci, kde osvětlení může přesáhnout 10 tisíc luxů. Ale můžeme vidět jen na jeden lux – tolik světla je za tmavé noci.

Kočka domácí (Felis catus): 0,125 lux

Aby kočky viděly, potřebují osmkrát méně světla než lidé. Jejich oči jsou obecně podobné našim, ale mají několik funkcí, které jim umožňují dobře pracovat ve tmě.

Kočičí oči se stejně jako lidské oči skládají ze tří hlavních složek: zornice, otvor, kterým vstupuje světlo; čočka – zaostřovací čočka; a sítnice, citlivá obrazovka, na kterou je obraz promítán.

U lidí jsou zornice kulaté, ale u koček mají tvar protáhlé vertikální elipsy. Přes den se zužují do štěrbin a v noci se otevírají do maximální šířky. Lidská zornice může také měnit velikost, ale ne v tak širokém rozmezí.

Čočky koček jsou větší než ty lidské a jsou schopny shromáždit více světla. A za sítnicí mají reflexní vrstvu zvanou tapetum lucidum, také známou jednoduše jako „zrcadlo“. Díky němu kočičí oči ve tmě září: světlo prochází sítnicí a odráží se zpět. Tímto způsobem světlo dopadá na sítnici dvakrát, což dává receptorům extra šanci jej absorbovat.

Složení samotné sítnice u koček je také jiné než u nás. Existují dva typy buněk citlivých na světlo: čípky, které detekují barvy, ale fungují pouze v dobrém světle; a tyčinky – které nevnímají barvu, ale pracují ve tmě. Lidé mají mnoho čípků, které nám poskytují bohaté, plně barevné vidění, ale kočky mají mnohem více tyčinek: 25 na čípek (u lidí je tento poměr jedna ku čtyřem).

Kočky mají 350 tisíc tyčinek na čtvereční milimetr sítnice, zatímco lidé jen 80-150 tisíc. Každý neuron opouštějící kočičí sítnici navíc vysílá signály z asi jednoho a půl tisíce tyčinek. Slabý signál je tak zesílen a přeměněn na detailní obraz.

Existuje nevýhoda takového akutního nočního vidění: během dne kočky vidí přibližně stejně jako lidé s červeno-zelenou slepotou. Dokážou odlišit modrou od ostatních barev, ale nerozeznají rozdíl mezi červenou, hnědou a zelenou.

Nártoun (Tarsiidae): 0.001 lux

Nártouni jsou stromořadí primáti vyskytující se v jihovýchodní Asii. V poměru ke zbytku jejich tělesných proporcí se zdá, že mají největší oči ze všech savců. Tělo nártouna, kromě ocasu, obvykle dosahuje délky 9-16 centimetrů. Oči mají průměr 1,5-1,8 centimetru a zabírají téměř celý intrakraniální prostor.

Nártouni se živí převážně hmyzem. Loví brzy ráno a pozdě večer při osvětlení 0,001-0,01 luxu. Při pohybu v korunách stromů musí dávat pozor na malou, dobře maskovanou kořist v téměř úplné tmě a zároveň nespadnout a skákat z větve na větev.

Pomáhají jim v tom jejich oči, které jsou obecně podobné těm lidským. Oko nártouna obrovského propouští hodně světla a množství světla je regulováno silnými svaly obklopujícími zornici. Velká čočka zaostřuje obraz na sítnici posetou tyčinkami: nártoun jich má jako kočka více než 300 tisíc na čtvereční milimetr.

Tyto velké oči mají nevýhodu: nártouni jimi nejsou schopni pohybovat. Jako kompenzaci je příroda obdařila krky, které se otáčejí o 180 stupňů.

Hnojník (Onitis sp.): 0.001-0.0001 lux

Kde je hnůj, tam jsou většinou hnojní brouci. Vyberou si tu nejčerstvější hromadu hnoje a začnou v ní žít, válejí koule hnoje jako rezervu nebo hloubí tunely pod hromadou, aby si vytvořili sklad. Hnojní brouci rodu Onitis vylétají hledat trus v různou denní dobu.

Jejich oči jsou velmi odlišné od lidských očí. Oči hmyzu jsou fasetované, skládají se z mnoha konstrukčních prvků – ommatidií.

U brouků, kteří létají ve dne, jsou ommatidia uzavřeny v pigmentových schránkách, které absorbují přebytečné světlo, aby slunce hmyz neoslepovalo. Stejná membrána odděluje každé ommatidium od jeho sousedů. V očích brouků, kteří jsou noční, však tyto pigmentové membrány chybí. Proto světlo shromážděné mnoha ommatidií může být přenášeno pouze na jeden receptor, což výrazně zvyšuje jeho fotosenzitivitu.

Rod Onitis zahrnuje několik různých druhů hnojníků. Oči denních druhů mají izolační pigmentové membrány, oči večerníčků sčítají signály z ommatidií a noční druhy sčítají signály z řady receptorů dvakrát větších než večerníček. Například oči nočního druhu Onitis aygulus jsou 85krát citlivější než oči denního Onitis belial.

Haliktidní včely Megalopta genalis: 0.00063 lux

Ale výše popsané pravidlo neplatí vždy. Některý hmyz vidí i při velmi slabém osvětlení, přestože jeho zrakové orgány jsou jasně uzpůsobeny pro denní světlo.

Eric Warrent a Elmut Kelber z Lundské univerzity ve Švédsku zjistili, že některé včely mají v očích pigmentové blány, které od sebe ommatidii izolují, ale přesto jsou dokonale schopné létat a v noci ve tmě hledat potravu. Například v roce 2004 dva vědci prokázali, že halictidní včely Megalopta genalis jsou schopny se pohybovat při osvětlení 20krát méně intenzivním než světlo hvězd.

Být v noci má z pohledu včel dvě výhody: noční květy jsou bohaté na nektar a pyl a včely v tomto období ohrožuje méně predátorů a parazitů. Hmyz zároveň musí být schopen vidět květiny a najít cestu domů ve tmě.

Ale oči včel Megalopta genalis jsou navrženy tak, aby dobře viděly za denního světla, a v průběhu evoluce si včely musely své zrakové orgány poněkud přizpůsobit. Poté, co sítnice absorbuje světlo, je tato informace přenášena do mozku prostřednictvím nervů. V této fázi lze signály sečíst, aby se zvýšil jas obrazu.

Megalopta genalis má speciální neurony, které spojují ommatidii do skupin. Tímto způsobem jsou signály přicházející ze všech ommatidií ve skupině spojeny dohromady předtím, než jsou odeslány do mozku. Obraz je méně ostrý, ale výrazně jasnější.

Včela tesařská (Xylocopa tranquebarica): 0.000063 lux

Včely tesařské, které se vyskytují v horách nazývaných Západní Gháty v jižní Indii, vidí ve tmě ještě lépe. Mohou létat i za bezměsíčných nocí. „Mohou létat ve světle hvězd, zatažených nocích a silném větru,“ říká Hema Somanathan z Indického institutu vědeckého vzdělávání a výzkumu v Thiruvananthapuramu.

Somanathan objevil, že ommatidia včelí tesařská mají neobvykle velké čočky a oči samotné jsou poměrně velké v poměru k ostatním částem těla. To vše pomáhá zachytit více světla.

To však k vysvětlení tak skvělého nočního vidění nestačí. Je možné, že u tesařských včel jsou ommatidia také seskupeny, stejně jako u jejich sestřenic Megalopta genalis.

Včely tesařské nelétají jen v noci. „Viděl jsem je létat kolem během dne, když jejich hnízda ničili predátoři,“ říká Somanathan. „Pokud je oslepíte zábleskem světla, jednoduše spadnou, jejich zrak není schopen zpracovat velké množství světla. Ale pak dostanou rozum a zase vzlétnou.“

Zdá se, že ze všech fauny mají včely tesařské nejakutnější noční vidění. V roce 2014 se ale objevil další uchazeč o mistrovský titul.

Americký šváb (Periplaneta americana): méně než jeden foton za sekundu

Není možné přímo porovnávat šváby s jinými živými tvory, protože jejich zraková ostrost se měří jinak. Je však známo, že jejich oči jsou neobvykle citlivé.

V sérii experimentů hlášených v roce 2014 Matti Väckström z University of Oulu ve Finsku a jeho kolegové zkoumali, jak jednotlivé buňky citlivé na světlo v ommatidiích švábů reagují na velmi nízké úrovně světla. Do těchto článků vložili nejtenčí elektrody vyrobené ze skla.

Světlo se skládá z fotonů – bezhmotných elementárních částic. Lidské oko potřebuje alespoň 100 fotonů, aby do něj zasáhlo, aby cokoli vnímalo. Receptory v očích švábů však reagovaly na pohyb, i když každá buňka obdržela pouze jeden foton světla každých 10 sekund.

Šváb má v každém oku 16-28 tisíc receptorů citlivých na zelenou. Podle Weckströma se v tmavých podmínkách sčítají signály ze stovek nebo dokonce tisíců těchto buněk (připomeňme, že u kočky může spolupracovat až 1500 optických tyčinek). Efekt tohoto shrnutí je podle Weckströma „obrovský“ a zdá se, že nemá v živé přírodě obdoby.

„Švábi jsou impozantní. Méně fotonů za sekundu! říká Kelber. „Toto je nejostřejší noční vidění.“

Včely je ale mohou překonat alespoň v jednom ohledu: Američtí švábi nelétají ve tmě. „Řízení letu je mnohem obtížnější – hmyz se pohybuje rychle a kolize s překážkami je nebezpečná,“ komentuje Kelber. „V tomto smyslu jsou včely tesařské nejúžasnější. Jsou schopni létat a shánět potravu za bezměsíčných nocí a stále vidí barvy.“