Pokud vše půjde podle plánu, v roce 2019 konečně odstartuje na oběžnou dráhu tolik odkládaný vesmírný teleskop Jamese Webba. Jakmile bude sestaven, bude pomocí soustavy 18 šestihranných zrcadel shromažďovat a zaostřovat světlo ze vzdálených galaxií. Tato konstrukce segmentových zrcadel byla vyvinuta v 80. letech 20. století a je natolik úspěšná, že bude součástí téměř všech velkých teleskopů, které budou v blízké budoucnosti postaveny.
Ale jako vždy, příroda byla první. Po miliony let se hřebenatky dívají na svět pomocí desítek očí, z nichž každé má segmentové zrcadlo, které je až neuvěřitelně podobné těm v našich nejvelkolepějších dalekohledech. A vědci se právě na jednu z nich poprvé pořádně podívali.
Ano, ty hřebenatky – na pánvi smažené puky bílého masa, které zdobí naše talíře. Ty hřebenatky jsou jen svaly, kterými zvířata uzavírají své krásné schránky. Když se podíváte na plnou, živou hřebenatku, uvidíte úplně jiného živočicha. A to zvíře se na vás bude dívat pomocí desítek očí, které lemují masitý plášť na vnitřních okrajích lastury. Některé druhy mají až 200 očí. Jiné mají elektricky modré.
Uvnitř očí se podivnost prohlubuje. Když světlo vstupuje do lidského oka, prochází čočkou, která ho zaostří na sítnici – vrstvu buněk citlivých na světlo. Když světlo vstupuje do oka hřebenatky, prochází strukturou podobnou čočce, která … zřejmě nedělá nic. Poté prochází dvěma sítnicemi, které jsou navrstveny na sobě. Nakonec dopadá na zakřivené zrcadlo v zadní části oka, které ho odráží zpět na sítnice. Právě toto zrcadlo, a nikoli čočka, zaostřuje přicházející světlo podobně jako zrcadla v segmentových dalekohledech.
Michael Land ze Sussexské univerzity toho v 60. letech 20. století objevil hodně, když pečlivě pozoroval oči pod mikroskopem a sledoval cestu, kterou v nich musí světlo urazit. Identifikoval zrcadlo, ukázal, že se skládá z vrstevnatých krystalů, a navrhl, že krystaly jsou tvořeny guaninem – jedním ze stavebních kamenů DNA. „Je velmi působivé, jak měl Land na základě docela jednoduchých přístupů v podstatě ve všem pravdu,“ říká Daniel Speiser z Univerzity v Jižní Karolíně, který se rovněž zabývá studiem očí hřebenatek. „Ale ještě nikdo si pořádně neprohlédl neporušené zrcadlo.“
Další příběhy
Problém je v tom, že výkonné mikroskopy mají tendenci vzorky při analýze dehydratovat, a to by umístění krystalů zrcadla zničilo. Lia Addadi z Weizmannova vědeckého institutu nyní našla způsob, jak tento problém obejít. Její tým, jehož členy byli i Benjamin Palmer a Gavin Taylor, použil mikroskop, který vzorky rychle zmrazí, takže vše uvnitř zůstane na správném místě. Konečně se jim podařilo zrekonstruovat strukturu zrcadla do nádherných detailů, čímž potvrdili mnohé Landovy myšlenky a jiné upřesnili.
Zrcadlo se skládá z plochých čtvercových krystalů guaninu, z nichž každý je široký miliontinu metru. Seskupují se do mřížky připomínající šachovnici. Dvacet až třicet těchto mřížek je pak naskládáno na sebe, přičemž mezi nimi je mezera vyplněná kapalinou. Vrstvy jsou uspořádány tak, že čtverce v každé z nich leží přímo pod čtverci v té předchozí. Krystaly a mezery mezi nimi mají tloušťku 74, resp. 86 miliardtin metru a tyto náročné vzdálenosti znamenají, že zrcadlo jako celek skvěle odráží modrozelené světlo – barvu, která dominuje podvodnímu prostředí hřebenatek.
Celá struktura je mistrovskou třídou precizního inženýrství. „Když existuje elegantní fyzikální řešení, evoluční proces ho umí velmi dobře najít,“ říká Alison Sweeneyová, fyzička z Pensylvánské univerzity, která studuje zrak zvířat.
Tato přesnost je o to pozoruhodnější, že guaninové krystaly se přirozeně netvoří do tenkých čtverců. Pokud je vypěstujete v laboratoři, získáte hranol. Je zřejmé, že hřebenatka aktivně řídí růst těchto krystalů a při jejich vzniku je tvaruje. Krystaly guaninu rostou ve vrstvách a Addadi se domnívá, že hřebenatka nějakým způsobem posouvá orientaci každé vrstvy o 90 stupňů vzhledem k vrstvám nad ní a pod ní. Jak vrstvy rostou směrem ven, rostou pouze ve čtyřech směrech, čímž vytvářejí čtverec. Jak to dělá, je záhadou, stejně jako vše ostatní, co se týká způsobu, jakým se zrcadla tvoří.
Zrcadlo také není neživá struktura uvnitř oka. Je to živá věc. Čtvercové krystaly rostou uvnitř buněk oka hřebenatky a vyplňují je. Jsou to buňky, které se pak vzájemně teselují a vytvářejí vrstvy. „Buňky nemohou být mrtvé,“ říká Addadi, „jinak by se celá věc rozpadla.“ Buňky tedy musí nejen řídit růst krystalů uvnitř sebe, ale musí také komunikovat mezi sebou, aby se uspořádaly přesně tak, jak mají. „Jak to dělají? To opravdu nevím,“ dodává.“
Ať už je jejich trik jakýkoli, zjevně přináší výsledky. Zrak hřebenatek nebude v dohledné době konkurovat tomu našemu, ale je mnohem ostřejší, než by se dalo očekávat u živočicha, který je v podstatě fantastickou škeblí. Speiser to před deseti lety demonstroval tím, že hřebenatky posadil do malých sedátek a pouštěl jim filmy s unášenými částicemi potravy. I když byly částice široké pouhých 1,5 milimetru, hřebenatky otevíraly své schránky a byly připraveny se krmit. „Představa, že tito živočichové vytvářejí svýma očima opravdu pěkné obrazy, mi připadá velmi pevná,“ říká Speiser.
Addadiho tým si také všiml, že zrcadlo hřebenatky je mírně nakloněné vzhledem k její sítnici. V důsledku toho zrcadlo soustřeďuje světlo ze středu zorného pole zvířete na horní sítnici a světlo z periferie na dolní. Možná proto má tento tvor dvě sítnice:
„Je to opravdu úžasná studie,“ říká Jeanne Serbová z Iowa State University, která také studovala oči hřebenatek. Pomáhá to vyřešit záhadu dvojité sítnice – něco, čím se vědci dlouho neúspěšně snažili zabývat.
Speiser však není zcela přesvědčen. Říká, že oči se při pitvě snadno deformují a i jemné zmáčknutí by mohlo změnit orientaci zrcadla a sítnice. Přesto nemá lepší vysvětlení, přestože během posledních 12 let testoval několik možných nápadů. „Nic se neosvědčilo a tohle je stejně dobrá hypotéza jako všechny ostatní,“ říká.
Dalším velkým cílem milovníků hřebenatek, dodává, je přijít na to, proč mají hřebenatky poměrně hodně očí. Pravděpodobně jí umožňují skenovat širokou oblast, ale zvažuje informace z každého oka zvlášť, nebo je všechny spojuje do jednoho obrazu? Po staletích studia vědci konečně vědí, jak každé jednotlivé oko vidí. Ale „stále ještě netušíme, co vnímá zvíře jako celek,“ říká.