Mantis shrimps

Einige Arten haben mindestens 16 Photorezeptortypen, die in vier Klassen eingeteilt sind (ihre spektrale Empfindlichkeit wird durch Farbfilter in den Netzhaut weiter abgestimmt), 12 für die Farbanalyse in den verschiedenen Wellenlängen (darunter sechs, die empfindlich auf ultraviolettes Licht sind) und vier für die Analyse von polarisiertem Licht. Im Vergleich dazu haben die meisten Menschen nur vier visuelle Pigmente, von denen drei gewidmet sind, um Farbe zu sehen, und menschliche Linsen blockieren ultraviolettes Licht., Die visuellen Informationen, die die Netzhaut verlassen, scheinen in zahlreiche parallele Datenströme verarbeitet zu werden, die ins Gehirn führen, was den analytischen Bedarf auf höheren Ebenen erheblich reduziert.

Es wurde berichtet, dass sechs Arten von Mantis-Garnelen zirkular polarisiertes Licht nachweisen können, was bei keinem anderen Tier dokumentiert wurde, und ob es bei allen Arten vorhanden ist, ist unbekannt., Einige ihrer biologischen Viertelwellenplatten arbeiten gleichmäßiger über das visuelle Spektrum als alle aktuellen künstlichen polarisierenden Optiken, und dies könnte neue Arten von optischen Medien inspirieren, die die aktuelle Generation der Blu-ray-Disc-Technologie übertreffen würden.

Die Spezies Gonodactylus smithii ist der einzige bekannte Organismus, der gleichzeitig die vier linearen und zwei zirkulären Polarisationskomponenten nachweisen kann, die zur Messung aller vier Stokes-Parameter erforderlich sind und eine vollständige Beschreibung der Polarisation liefern. Es wird daher angenommen, dass es eine optimale Polarisationsvision hat., Es ist das einzige Tier, von dem bekannt ist, dass es eine dynamische Polarisationsvision hat. Dies wird durch rotatorische Augenbewegungen erreicht, um den Polarisationskontrast zwischen dem fokussierten Objekt und seinem Hintergrund zu maximieren. Da sich jedes Auge unabhängig voneinander bewegt, werden zwei separate visuelle Informationsströme erstellt.

Das Mittelband deckt zu einem bestimmten Zeitpunkt nur etwa 5 bis 10° des Gesichtsfeldes ab, aber wie die meisten Krebstiere sind Mantis shrimps“ Augen auf Stielen montiert., Bei Mantis-Garnelen ist die Bewegung des Stielauges ungewöhnlich frei und kann in allen möglichen Bewegungsachsen von acht Augenmuscheln, die in sechs Funktionsgruppen unterteilt sind, um bis zu 70° angetrieben werden. Indem sie diese Muskeln verwenden, um die Umgebung mit dem Mittelband zu scannen, können sie Informationen über Formen, Formen und Landschaften hinzufügen, die von der oberen und unteren Hemisphäre der Augen nicht erkannt werden können. Sie können auch bewegte Objekte mit großen, schnellen Augenbewegungen verfolgen, bei denen sich die beiden Augen unabhängig voneinander bewegen., Durch die Kombination verschiedener Techniken, einschließlich Bewegungen in die gleiche Richtung, kann das Mittelband einen sehr weiten Bereich des Gesichtsfeldes abdecken.

Die große Vielfalt der Photorezeptoren von Mantis Shrimps stammt wahrscheinlich aus alten Genverdopplungsereignissen. Eine interessante Folge dieser Duplikation ist die fehlende Korrelation zwischen der Anzahl der Opsin-Transkripte und physiologisch exprimierten Photorezeptoren. Eine Spezies kann sechs verschiedene Opsin-Gene haben, aber nur einen spektral unterschiedlichen Photorezeptor exprimieren., Im Laufe der Jahre haben einige Mantis-Garnelenarten den Ahnenphänotyp verloren, obwohl einige immer noch 16 verschiedene Fotorezeptoren und vier Lichtfilter aufweisen. Arten, die in einer Vielzahl von photischen Umgebungen leben, haben einen hohen selektiven Druck für die Photorezeptorvielfalt und halten die Phänotypen der Vorfahren besser aufrecht als Arten, die in trüben Gewässern leben oder hauptsächlich nachtaktiv sind.,

Empfohlene Vorteile von visual systemEdit

Welchen Vorteil Empfindlichkeit zu einer polarisation verleiht, ist unklar; jedoch, polarisation vision wird von anderen Tieren für sexuelle Signalisierung und der geheimen Kommunikation, die verhindert, dass die Aufmerksamkeit der Räuber. Dieser Mechanismus könnte einen evolutionären Vorteil bieten; Es erfordert nur kleine Veränderungen an der Zelle im Auge und könnte leicht zu einer natürlichen Selektion führen.,

Die Augen von Mantis-Garnelen können es ihnen ermöglichen, verschiedene Arten von Korallen, Beutearten (die oft transparent oder halbtransparent sind) oder Raubtiere wie Barrakudas mit schimmernden Schuppen zu erkennen. Alternativ kann die Art und Weise, wie sie jagen (sehr schnelle Bewegungen der Krallen), sehr genaue Entfernungsinformationen erfordern, die eine genaue Tiefenwahrnehmung erfordern würden.

Während Paarungsritualen fluoreszieren Mantelgarnelen aktiv, und die Wellenlänge dieser Fluoreszenz stimmt mit den Wellenlängen überein, die von ihren Augenpigmenten detektiert werden., Frauen sind nur in bestimmten Phasen des Gezeitenzyklus fruchtbar; Die Fähigkeit, die Mondphase wahrzunehmen, kann daher dazu beitragen, verschwendete Paarungsbemühungen zu verhindern. Es kann diesen Garnelen auch Informationen über die Größe der Gezeiten geben, was für Arten wichtig ist, die in seichtem Wasser in Ufernähe leben.

Die Fähigkeit, UV-Licht zu sehen, kann die Beobachtung von ansonsten schwer zu erkennenden Beutetieren an Korallenriffen ermöglichen.,

Ihr visuelles Farberlebnis unterscheidet sich nicht sehr vom Menschen; die Augen sind eigentlich ein Mechanismus, der auf der Ebene einzelner Zapfen arbeitet und das Gehirn effizienter macht. Dieses System ermöglicht die Vorverarbeitung visueller Informationen durch die Augen anstelle des Gehirns, die sonst größer sein müssten, um mit dem Rohdatenstrom umzugehen, was mehr Zeit und Energie erfordert. Während die Augen selbst komplex und noch nicht vollständig verstanden sind, scheint das Prinzip des Systems einfach zu sein. Es ist in der Funktion dem menschlichen Auge ähnlich, funktioniert aber umgekehrt., Im menschlichen Gehirn hat der untere temporale Kortex eine große Anzahl farbspezifischer Neuronen, die visuelle Impulse aus den Augen verarbeiten, um farbenfrohe Erlebnisse zu erzeugen. Die Mantis Shrimps verwendet stattdessen die verschiedenen Arten von Photorezeptoren in ihren Augen, um die gleiche Funktion wie die menschlichen Gehirnneuronen zu erfüllen, was zu einem fest verdrahteten und effizienteren System für ein Tier führt, das eine schnelle Farbidentifikation erfordert. Menschen haben weniger Arten von Photorezeptoren, aber mehr farblich abgestimmte Neuronen, während Mantis-Garnelen weniger Farbneuronen und mehr Klassen von Photorezeptoren zu haben scheinen.,

Eine Veröffentlichung von Forschern der University of Queensland ergab, dass die zusammengesetzten Augen von Mantis-Garnelen Krebs und die Aktivität von Neuronen erkennen können, da sie empfindlich auf polarisiertes Licht reagieren, das anders reflektiert wird als krebsartiges und gesundes Gewebe. Die Studie behauptet, dass diese Fähigkeit durch die Verwendung von Aluminium-Nanodrähten durch eine Kamera repliziert werden kann, um polarisationsfilternde Mikrovilli auf Fotodioden zu replizieren. Im Februar 2016 wurde festgestellt, dass die Garnelen eine Form von Reflektor aus polarisiertem Licht verwendeten, die zuvor weder in der Natur noch in der menschlichen Technologie zu sehen war., Es ermöglicht die Manipulation von Licht über die Struktur und nicht durch seine Tiefe, die typische Art und Weise Polarisatoren arbeiten. Dadurch kann die Struktur sowohl klein als auch mikroskopisch dünn sein und dennoch große, helle, farbenfrohe polarisierte Signale erzeugen.