Créditos de las imagenes: wikimedia.
Como hacen pequeños moluscos llamados vieiras para ver con un avanzado sistema 200 ojos pequeños? La respuesta es toda una maravilla de la naturaleza.
Pero esta no es la característica más inusual de su sistema visual: en lugar de enfocar la luz a través de una lente, los ojos de vieira poseen un espejo en la parte posterior del ojo para reflejar la luz en dos retinas diferentes.
¿Cómo estos pequeños espejos crean imágenes visuales?
Un equipo de científicos en el Instituto de Ciencia Weizmann en Israel y la Universidad de Lund en Suecia ahora ha explicado en detalle la construcción de este espejo y sus propiedades ópticas.
Sus hallazgos fueron reportados en Science.
Las vieiras, como sus parientes las almejas, normalmente se sientan en el fondo del océano; a diferencia de la mayoría de las almejas, también pueden nadar.
Además, las vieiras tienen ojos azules iridiscentes que salpican los bordes superior e inferior de sus cuerpos redondos.
Dr. Benjamin Palmer, becario postdoctoral en los grupos de Profs. Lia Addadi y Steve Weiner del Departamento de Biología Estructural del Weizmann Institute of Science, señalan que la comprensión total de estos ojos complejos implica una colaboración entre físicos, químicos y biólogos.
Combinaron varias técnicas de vanguardia así como simulaciones para armar una imagen desde la escala nanométrica hasta la escala milimétrica, para revelar cómo se enfoca la luz en este sistema único.
En la escala nanométrica, el espejo que recubre la parte posterior del ojo está hecho de diminutos cristales de guanina.
Addadi, Weiner y otros han demostrado previamente que cuando estos cristales transparentes están dispuestos en multicapas, son capaces de reflejar la luz; han observado esta propiedad en escamas de peces plateados, la cubierta protectora de arañas y las capas externas de crustáceos iridiscentes.
La microscopía electrónica reveló que los cristales en los espejos de ojo de vieira son cuadrados casi perfectos, y estos azulejos de la superficie del espejo.
El equipo analizó estas fichas en detalle, revelando sus propiedades ópticas, incluyendo cómo la estructura a nanoescala de este material produce una superficie reflectante altamente efectiva. «Estas fichas están dispuestas de forma similar a los espejos individuales que forman un gran espejo telescópico», dice Palmer.
«Los grandes telescopios reflectantes suelen estar hechos con muchos espejos pequeños hexagonales o cuadrados que están fuertemente teselados entre sí».
«Las baldosas cuadradas en los ojos de escalope también se ajustan cómodamente, sin dejar huecos para crear aberraciones en la imagen que reflejan», agrega el profesor Dan Oron, del Departamento de Física de Sistemas Complejos del Instituto.
El grupo descubrió que la estructura multicapa del espejo está construida de manera que refleja de manera eficiente las longitudes de onda de la luz que penetran en el hábitat del océano de las vieiras, con un pico en el rango azul de las longitudes de onda, como era de esperar.
Pueden distinguir claramente la forma en que una estrella de mar que se acerca los ataca
Avanzando al siguiente nivel, el grupo reveló la estructura tridimensional del ojo de festón.
Junto con el Dr. Gavin Taylor de la Universidad de Lund, investigaron qué sucede con un rayo de luz cuando pasa a través de la lente delgada, no funcional, el interior del ojo y ambas retinas, y luego se refleja desde el espejo hacia las retinas .
Las simulaciones de trazado de rayos que llevaron a cabo mostraron que la luz desde diferentes ángulos de incidencia se refleja desde diferentes partes de la superficie curva del espejo y se enfoca a diferentes alturas sobre el espejo en una retina u otra.
El análisis sugiere que una de las dos retinas puede usarse para la visión periférica con luz tenue mientras que la otra se enfoca mejor en la línea de visión central del ojo.
Otras simulaciones y experimentos revelaron que este sistema visual es una solución eficiente para producir una imagen relativamente bien enfocada en el ojo compacto de la vieira.
«Cada ojo realmente puede ver las formas, no solo la luz y la oscuridad como lo hacen muchas criaturas marinas», dice Addadi. «Pueden distinguir claramente la forma en que una estrella de mar que se aproxima se está aprovechando de ellos».
«Podemos ver que realmente hay un alto nivel de control para dirigir el crecimiento de los cristales de guanina», agrega Weiner.
«Debido a que los espejos son muy pequeños, hay poco espacio para el error en su curvatura».
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