قوی ترین چشم های دنیا

هفته نامه صدا - علی فتحی: چشم انسان بی شک یکی از کامل ترین ها در نوع خود است. ما انسان ها نه تنها لکه های کوچک گرد و غبار بلکه حتی کوه های عظیم را در نزدیکی یا حتی دورتر از خود با وضوح رنگی کامل می بینیم. مغز بی بدیل ما کمک می کند تا جابجایی ها را در اطراف خود تشخیص دهیم، کسانی را که می شناسیم با حتی سال ها قبل دیده ایم، به سرعت یا پس از اندکی تعمق به خاطر بیاوریم.

یکی از خارق العاده ترین شعبده های چشمان ما که اغلب هم به آن توجه نمی کنیم، این است که وقتی از یک محیط پرنور وارد یک محیط با نور به نسبت کمتر می شویم و سطح نور به شدت کاهش پیدا می کند، چشمان ما به سرعت خودشان را با محیط جدید منطبق می کنند. این مثال شاید یکی از بهترین مثال هایی است که توان بی نظیر و مثال زدنی چشمان ما را به رخ سایر رقیبان می کشد. اما فراموش نکنید که گونه های جانوری دیگری هم هستند که حتی بهتر از ما در نور ضعیف می توانند ببینند.

شکست مقابل شبگردها

اجازه دهید که در همین ابتدای کار شما را با یک حقیقت تلخ آشنا کنیم، توان رقابتی چشمان ما در هنگام گرگ و میش یعنی زمانی که هوا تاریک می شود، در مقایسه با اغلب گونه های شبگرد کم می شود. یک مثال ساده، در یک روز پاییزی یا زمستانی درست زمانی که هوا رو به تاریکی می رود، با یک روزنامه از منزل یا محل کارتان خارج شوید. در هوای آزاد روزنامه را باز و شروع به خواندن کنید، بعد از مدتی احساس می کنید که گویی حروف سیاهرنگ روزنامه با زمینه سفید زیر آن در حال ادغام شدن هستند. رفته رفته خطوط سیاهرنگ خاکستری شده و کم کم توان تشخیص آن ها غیرممکن می شود.

حالا فرض کنید که چشم های شما را با چشم های یک گربه عوض کنند، این باورنکردنی است: می توانید همه کلمات را به همان وضوح که در روز می بینید، مشاهده کنید. دقیقا همینجاست که چشمان تکامل یافته ما در یک رقابت نابرابر مقهور چشم های گربه سانان می شود. جالب اینجاست که چشمان گربه سانان علی رغم عادت شکارگری شان نه تنها در شب که در طول روز نیز بسیار حساس هستند. این مخلوقات شگفت انگیز که بهترین دید شب را دارند، در هنگام روز نیز با چشمان خارق العاده شان کوچک ترین کورسوی نور را گرفته و دید بسیار خوبی دارند. علم فیزیک به ما می گوید که گربه ها حتی زمانی که چیزی برای دیدن هم وجود ندارد، می بینند.

معیار سنجش بینایی

میزان نور به ازای مترمربع را با واحدی به نام لوکس (Lux) اندازه گیری می کنند. در حقیقت این واحد بدین منظور استفاده می شود که بتوانند میزان نور مورد نیاز برای دیدن را در موجودات مختلف با یکدیگر مقایسه کنند. به عنوان مثلا چشمان انسان ها در نور روز یعنی زمانی که میزان روشنایی معمولا بیش از 10 هزار لوکس است؛ بخوبی می بیند. اگرچه چشمان تکامل یافته ما انسان ها حتی در شرایطی که میزان نور یک لوکس هم هست یعنی تقریبا زمانی که هوا رو به تاریکی می رود، باز هم می بیند. اما جالب اینجاست که یک گربه خانگی معمولی تنها در یک هشتم نوری که ما انسان ها نیاز داریم، می بیند.

مطالعات نشان می دهد که گربه خانگی با نام علمی ((Felis catus) در نوری به میزان ۰.۱۲۵ لوکس، بینایی بسیار خوبی دارد. اساس عملکرد چشم ما و گربه سانان مشابه است اما علت این بینایی خارق العاده را باید در جای دیگری جست و جو کرد چرا که گربه ها به عنوان شکارچیان شبگرد نیاز به دید بهتری دارند تا ما انسان ها که بخش اعظم فعالیت خودمان را در روز انجام می دهیم.

ساختار مشابه

چشم انسان و گربه سانان سه جزء مهم مشابه دارد: یک حفره که اجازه می دهد تا نور وارد شود و به آن مردمک می گویند، یک عدسی که نور را متمرکز می کند و یک پرده که تصویر روی آن می افتد و به آن شبکیه می گویند. اما در چشم گربه سانان هر سه جزء فوق به نوعی اصلاح شده اند. به عنوان مثال مردم چشم انسان ها گرد است، در حالی که مردم چشم گربه ها حالت بیضی شکل دارد. مردمک چشم گربه ها در طول روز به اندازه ای باریک می شود که بیشتر شبیه یک شکاف یا یک درز جلوه می کند، در حالی که همین مردمک در طول شب تا حداکثر میزان ممکن عریض می شود. مردم چشم انسان ها می تواند باز و بسته شود اما قطعا نه تا آن اندازه که مردم گربه ها تغییر می کند.

علاوه بر این چشم گربه سانان در مقایسه با انسان عدسی های بزرگتری دارد و همین مساله به آن ها اجازه می دهد تا نور بیشتری را از محیط اطراف دریافت کنند. همچنین گربه سانان یک لایه انعکاسی در پشت شبکیه چشمشان دارند که به آن پرده درخشان یا (Tapetum lucidum) می گویند.

همین پرده است که باعث می شود تا چشم گربه سانان در شب بدرخشد. عملکرد چشم آن ها به این شکل است که نور ورودی از شبکیه می گذرد و سس مجدد از پشت شبکیه به درون شبکیه باز می تابد و همین عمل ساده باعث می شود که گیرنده های حسی شبکیه، نور بیشتری دریافت کنند و در عمل بهتر ببینند. در یک تعریف ساده می توان این طور گفت که نور دو بار از شبکیه گربه سانان می گذرد لذا شبکیه دو برابر شانس این را دارد که نور را جذب کند.

شبکیه گربه سانان رمز دید بهتر

علاوه بر تمامی مواردی که در بالا به آن ها اشاره شد، باید این نکته را هم در نظر داشته باشید که گربه سانان در عمل آرایش شبکیه خودشان را تغییر داده اند. اجازه دهید که مساله را اینطور توضیح دهیم، دو نوع از سلول های حساس به نور در شبکیه چشم گربه سانان وجود دارد: اول سلول های مخروطی که به رنگ حساس هستند اما تنها در نور روشن روز کار می کنند، درحالی که سلول های استوانه شکلی هم هستند که تنها رنگ های سایه و سفید را می شناسند و برعکس سلول های مخروطی تنها در نور ضعیف شب کار می کنند.

ما انسان ها تعداد زیادی سلول های مخروطی داریم اما اگر گربه سانان برخلاف ما سلول های استوانه ای بیشتر دارند، گربه سانان به ازای هر سلول مخروطی ۲۵ سلول استوانه ای در شبکیه چشم هایشان دارند و این رقم در مورد انسان ها کاملا متفاوت است چرا که ما انسان ها به ازای هر سلول مخروطی تنها ۴ سلول استوانه داریم.

دید گربه ها در روز مشابه انسان ها است با این تفاوت که آنها نسبت به دو رنگ قرمز و سبز حالت کوررنگی دارند. گربه سانان می توانند رنگ آبی را از سایر رنگ ها تمیز دهند اما نمی توانند بین رنگ های قرمز، قهوه ای و سبز تمایزی قائل شوند.

یک گربه در هر میلیمتر مکعب شبکیه اش، حدود ۳۵۰ هزار سلول استوانه ای دارد، در حالی که این رقم در انسان ها بین ۸۰ تا ۱۵۰ هزار متغیر است. در گربه سانان سیگنال ها از حدود ۱۵۰۰ سلول استوانه ای به هر نورون عصبی منتقل می شوند و نورون ها نیز پیام ها را به همین ترتیب از شبکیه به مغز مخابره می کنند. همه اینها بدان معناست که چشم گربه ها حتی کوچکترین سیگنال ها را هم دریافت می کند و به مغز مخابره می کند، لذا تصویری که گربه سانان می بینند، بسیار کامل تر از آن چیزی است که ما تصور می کنیم.

گربه ها هم پیروز این رقابت نیستند

حال با همه این اوصاف اگر فکر می کنید که گربه سانان حساس ترین چشم های دنیا را دارند سخت در اشتباه هستید. حیوانی به نام شبگرد یا (Tarsiers, Tarsiidae) در نواحی جنوب شرقی آسیا زیست می کند که قطر چشم هایش بین 15 یا 18 سانتیمتر است و چشم هایش تقریبا کل صورتش را پوشانده اند. این حیوان حتی می تواند در نوری به میزان 0.001 لوکس هم به خوبی ببیند. شبگردها در اصل یک خانواده از راسته نخستی سانان هستند و بخش اعظم زندگی خودشان را در روی درخت می گذرانند. آن ها بزرگترین چشم ها را نسبت به اندازه بدنشان در بین همه پستانداران دارند.

بدن یک شبگرد به استثنای دمش حدود 9 الی 16 سانتیمتر است. تنها نکته منفی چشم های شبگرد این است که قابلیت جا به جایی ندارد اما آنها برای جبران این نقیصه راهکاری ایده آل دارند: سر یک شبگرد درست 180 درجه می چرخد.

شبگردها شکارچی هستند و طعمه خودشان یعنی حشرات را صبح زود یا اوایل شب شکار می کنند. در این اوقات از روز میزان نور بین ۰.۱۰۰ تا ۰.۰۱ لوکس متغیر است. چشم شبگردها تا حدودی شبیه ما انسان هاست با این تفاوت که اندازه آن به راستی بزرگتر است. دو عامل بزرگی چشم و ماهیچه های زیادی که در اطراف چشم ها وجود دارند، این اجازه را به شبگردها می دهد که میزان نور ورودی به چشم هایشان را کنترل کنند. در شبکیه چشم شبگردها نیز درست مثل گربه ها بیشتر از ۳۰۰ هزار سلول استوانه ای وجود دارد.

رقبای دیگر

سوسک های سرگین غلتان را که حتما دیده اید. همان هایی که از مدفوع سایر حیوانات تغذیه کرده و آن ها را به شکل یک توپ گرد حمل می کنند. یک سوسک سرگین غلتان می توان به راحتی مدفوعی تا بیش از 200 برابر وزن بدن خود را جا به جا کند. چشم های آن ها با چشم های ما بسیار تفاوت دارد، چرا که چشم همه حشرات مرکب است. چشم های مرکب از واحدهای مجزایی به نام ریزچشمک (Ommatidia) تشکیل شده است که به اشکال گوناگون با یکدیگر ترکیب می شوند.

در حشرات روزپرواز هر ریزچشمک یک رنگدانه محافظ دارد اما در حشرات شب پرواز این محافظ رنگدانه وجود ندارد و این بدان معنی است که نوری که توسط چندین ریزچشمک جمع آوری می شود، می تواند ترکیب شود و بر یک گیرنده نوری متمرکز شود و این مساله در جای خود حساسیت چشم ها را بیشتر می کند.

مطالعات نشان می دهد که سوسک های سرگین غلتان به سه گروه تقسیم می شوند: سوسک های روزپرواز که ریزچشمک ها را با هم ترکیب می کنند و درنهایت سوسک های شب پرواز که تعداد ریزچشمک های آنها دو برابر سوسک های عصرپرواز است.

جالب اینجاست که چشم های یک سوسک شب پرواز می تواند 85 بار حساس تر از چشم های یک سوسک روزپرواز باشد. یک سوسک سرگین غلتان شب پرواز می تواند در شرایطی که میزان نور بین 0.001 تا 0.0001 لوکس است هم به خوبی ببیند.

زنبورهای عسل با دید فوق العاده

دانشمندان سوئدی به این نتیجه رسیده اند که برخی از زنبورها نیز واجد محافظ ریزچشمک هستند و به همین دلیل است که کار خودشان را برای یافتن غذا به بهترین نحو ممکن انجام می دهند. آنهادر سال ۲۰۰۴ به این نتیجه رسیدند که برخی از زنبورهای شب فعال در شرایطی مسیر خودشان را به خوبی پیدا می کنند که میزان روشنایی محیط حتی ۲۰ بار کمتر از زمانی است که در آسمان ستاره دیده می شود.

شب کاری برای زنبورهای عسل دو مزیت دارد: اول اینکه آنها می توانند از شیره و گرده گل هایی که در شب شکوفا می شوند، استفاده کنند و دوم اینکه در این اوقات تعداد مهاجمان و انگل ها نیز کمتر است. اما انجام این کار زمانی امکان پذیر است که چشم آنها نیز قابلیت های خاصی داشته باشد.

چشم برخی از گونه های زنبورهای عسل شب فعال به حدی پیشرفته است که سیگنال های ارسالی ریزچشمک ها در وهله نخست به صورت گروهی جمع آوری می شود و سپس داده ها در حجم وسیع به مغز مخابره می شود. داده های بیشتر هم به این معناست که تصویر می تواند در عمل شفاف تر و روشن تر باشد. چشم برخی از زنبورهای عسل شب کار به حدی پیشرفته است که می تواند حتی در زمانی که میزان نور 0.00063 لوکس هم به خوبی ببیند.

دید سوسک ها را دست کم نگیرید

ما نمی توانیم دید سوسک ها را با سایر حیوانات مقایسه کنیم، چرا که دید آن ها به نحو متفاوتی اندازه گیری می شود. اما واقعیت این است که چشم سوسک ها به شکل وصف ناپذیری خارق العاده و بسیار حساس است. در سال ۲۰۱۴ دانشمندان فنلاندی به این نتیجه گیری رسیدند که سلول های حساس به نور ریزچشمک های سوسک ها حتی به سطوح خیلی اندک نور هم واکنش نشان می دهد.

اجازه دهید که یک مثال ساده بزنیم، چشم یک انسان حداقل به 100 فوتون همزمان نیاز دارد تا بتواند چیزی را تشخیص دهد اما سلول های حساس به نور چشم سوسک ها از این ها هم حساس تر هستند. سلول های حساس به نور سوسک ها حتی زمانی هم که کم تر از یک فوتون نوری در هر یک ثانیه به آن ها می رسد، باز هم از خودشان عکس العمل نشان می دهند.