Как выпученные глаза хамелеонов могут смотреть в разные стороны

Компьютерная томография и 3D-моделирование показали, что у хамелеонов спиральные зрительные нервы. Это открытие объясняет, как ящерицы могут буквально следить за добычей практически во всех направлениях, двигая глазными яблоками так, будто каждое из них живёт своим собственным разумом. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Хамелеоны больше всего известны своей способностью подражать цветам окружающей среды, но, пожалуй, следующим по известности фактом о них является то, что у них выпученные глаза, которые двигаются независимо друг от друга. Очевидно, их камуфляж не так уж хорош, поскольку не только люди замечали их на протяжении тысячелетий, но даже древнегреческие философы знали о движении их глазных яблок и пытались это объяснить.

Однако ответ был найден только сейчас — в виде петлеобразного зрительного нерва, непохожего ни на один из их родственников-рептилий.

«Глаза хамелеона подобны камерам видеонаблюдения, вращающимся во всех направлениях», — заявил автор исследования Хуан Даза из Университета штата Сэм Хьюстон. «Они двигают глазами независимо друг от друга, осматривая окружающую среду в поисках добычи. И как только они находят добычу, их глаза координируются и смотрят в одном направлении, чтобы они могли рассчитать, куда выбросить язык».

Даза и Эдвард Стэнли из Музея естественной истории Флориды провели компьютерную томографию крошечного листового хамелеона (Brokesia minima) и заметили, как извивается зрительный нерв. Они поняли, что это разгадка тайны, но не были уверены, известно ли это уже другим. 

«Меня удивила сама структура, но ещё больше меня удивило то, что никто её не заметил», — сказал Даза. «Хамелеоны хорошо изучены, и люди уже давно занимаются их анатомическими исследованиями».

Однако обширный поиск в научной литературе не дал подобных результатов. Команда даже перевела с латыни и других языков старые тексты, опубликованные до появления современной системы рецензирования. Аристотель, с присущим ему талантом с абсолютной уверенностью заявлять о совершенно ложном, говорил, что у хамелеонов вообще нет зрительных нервов. Он заявил, что их глазные яблоки напрямую связаны с мозгом, и, несомненно, античные учёные безоговорочно согласились с этим утверждением.

После того, как Галилей довёл до абсурда Аристотеля в Италии, римский врач Доменико Панароли решил проверить это и заявил, что у хамелеонов действительно есть зрительные нервы. Однако, в отличие от большинства животных, он утверждал, что их нервы не перекрещиваются. Панароли решил, что этой прямой связи достаточно для объяснения способности глаз двигаться независимо друг от друга. Французский анатом Клод Перро не согласился с этим и изобразил перекрещивающиеся зрительные нервы хамелеона.

Исаак Ньютон был настолько увлечён работой Панароли, что развил эту идею в своей трилогии «Оптика», более известной тем, что в ней было показано, что белый свет состоит из множества цветов. Хамелеоны настолько захватили общественное сознание, что Ньютон несколько раз упоминал их в своей книге, но, к сожалению, он, по-видимому, не был знаком с верным исследованием Перро.

По мере того, как команда Дазы и Стэнли копала глубже, они обнаружили, что в середине XIX века рисунок зрительного нерва хамелеона, сделанный Иоганном Фишером, был близок к раскрытию истины: на нём была видна часть извитой области, но остальная часть была как бы за кадром, и никто не подумал её рассмотреть. Даже в 2015 году в магистерской диссертации этот нерв был назван «С-образным», что не совсем отражает истину.

Все эти учёные так сильно ошибались, потому что они разделывали мёртвых хамелеонов, а не сканировали живых. «На протяжении всей истории люди изучали глаза хамелеонов, потому что они интересны, — сказал Стэнли. — Но если вы физически препарируете животное, вы теряете информацию, которая могла бы рассказать всю историю».

Узнав правду об одном виде хамелеонов, авторам нужно было выяснить, похожи ли все представители этого семейства. В музее Стэнли хранятся записи сканирования многих рептилий, включая три вида хамелеонов, достаточно отдалённых по родству, чтобы быть репрезентативными. Авторы выяснили, что у всех трёх видов длинные, извитые зрительные нервы, в отличие от других ящериц, использованных для сравнения.

Авторы даже исследовали, как развивается нерв у эмбрионов хамелеона-веерника (Chamaeleo calyptratus), и обнаружили, что они изначально прямые, как и другие ящерицы, но к моменту вылупления приобретают достаточную петлю, чтобы глаза могли функционировать независимо. 

Возможно, третий самый известный факт о хамелеонах заключается в том, что их языки вдвое длиннее тела, чтобы ловить добычу в воздухе. Поскольку хамелеоны держат языки свёрнутыми, когда не используют их, возможно, не стоит удивляться, что они делают нечто подобное с нервами, передающими сигналы от глазных яблок к мозгу.

Однако с эволюционной точки зрения авторы полагают, что извитые нервы являются ответом на жёсткую шею хамелеона. Не имея возможности поворачивать глаза, чтобы направить их туда, куда им нужно, они развили зрительные нервы, форма которых наблюдается у некоторых насекомых, но не встречается у других позвоночных. Некоторые рыбы, птицы и другие ящерицы также демонстрируют независимое движение глаз, но, насколько нам известно, используют иную внутреннюю структуру.