تیزبین‌ترین چشم‌های روی زمین

انسان‌ها می‌توانند به خوبی در تاریکی شب ببینند اما حیوانات شبگرد بی‌تردید در این مورد دست ما انسان‌ها را از پشت بسته‌اند. آیا تاکنون به این فکر کرده‌اید که کدام حیوان شبگرد حساس‌ترین چشم‌ها را بر روی کره زمین دارد؟

چشم انسان بی‌شک یکی از متکامل‌ترین‌ها در نوع خود است. ما انسان‌ها نه‌تنها لکه‌های کوچک گرد و غبار بلکه حتی کوه‌های عظیم را در نزدیکی یا حتی دورتر از خود با وضوح رنگی کامل می‌بینیم. مغز بی‌بدیل ما کمک می‌کند تا جابجایی‌ها را در اطراف خود تشخیص دهیم، کسانی را که می‌شناسیم یا حتی سال‌ها قبل دیده‌ایم، به سرعت یا پس از اندکی تعمق بخاطر بیاوریم. یکی از خارق‌العاده‌ترین شعبده‌های چشمان ما که اغلب هم به آن توجه نمی‌کنیم، این است که وقتی از یک محیط پر نور وارد یک محیط با نور به نسبت کمتر می‌شویم و سطح نور به شدت کاهش پیدا می‌کند، چشمان ما به سرعت خودشان را با محیط جدید منطبق می‌کنند. این مثال شاید یکی از بهترین مثال‌هایی است که توان بی‌نظیر و مثال‌زدنی چشمان ما را به رخ سایر رقیبان می‌کشد. اما فراموش نکنید که گونه‌های جانوری دیگری هم هستند که حتی بهتر از ما در نور ضعیف می‌توانند ببینند.

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 می‌شود، در مقایسه با اغلب گونه‌های شبگرد کم می‌شود. یک مثال ساده، در یک روز پاییزی یا زمستانی درست زمانیکه هوا رو به تاریکی می‌رود، 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 می‌کنید که گویی حروف سیاهرنگ روزنامه با زمینه سفید زیر آن در حال ادغام شدن هستند رفته‌رفته خطوط سیاهرنگ خاکستری شده و کم‌کم توان تشخیص آن‌ها غیرممکن می‌شود. حالا فرض کنید که چشم‌های شما را با چشم‌های یک گربه عوض کنند، این باور نکردنی است: می‌توانید همه کلمات را به همان وضوح که در روز می‌بینید، مشاهده کنید. دقیقاً همینجاست که چشمان تکامل‌یافته‌ی ما در یک رقابت نابرابر مقهور چشم‌های گربه‌سانان می‌شود. جالب این‌جاست که چشمان گربه‌سانان علیرغم عادت شکارگری‌شان نه‌تنها در شب بلکه حتی در طول روز نیز بسیار حساس است. این مخلوقات شگفت‌انگیز که بهترین دید شب را دارند، در هنگام روز نیز با چشمان خارق‌العاده‌شان کوچکترین کورسوی نور را گرفته و دید بسیار خوبی دارند. علم فیزیک به ما می‌گوید که گربه‌ها حتی زمانیکه چیزی برای دیدن هم وجود ندارد، می‌بینند.

عدسی چشم گربه‌ها از انسان‌ها بزرگتر است ضمناً نور دوبار از شبکیه‌ی چشم گربه‌ها می‌گذرد یعنی شبکیه‌ی آن‌ها دو برابر شانس بیشتری جذب نور را دارد.

معیار سنجش بینایی

میزان نور به ازای مترمربع را با واحدی به نام لوکس (Lux) اندازه‌گیری می‌کنند. در حقیقت این واحد بدین‌منظور استفاده می‌شود که بتوانند میزان نور مورد نیاز برای دیدن را در موجودات مختلف با یکدیگر مقایسه کنند. بعنوان مثال چشمان انسان‌ها در نور روز یعنی زمانیکه میزان روشنایی معمولاً بیش از ۱۰ هزار لوکس است، بخوبی می‌بیند. اگرچه چشمان تکامل‌یافته‌ی ما انسان‌ها حتی در شرایطی که میزان نور یک لوکس هم هست یعنی تقریباً زمانیکه هوا رو به تاریکی می‌رود، باز هم می‌بیند. اما جالب اینجاست که یک گربه‌ی خانگی معمولی تنها در یک‌هشتم نوری که ما انسان‌ها نیاز داریم، می‌ببیند. مطالعات نشان می‌دهد که گربه‌ی خانگی با نام علمی (Felis catus) در نوری به میزان ۰٫۱۲۵ لوکس، بینایی بسیار خوبی دارد. اساس عملکرد چشم ما و گربه‌سانان مشابه است اما علت این بینایی خارق‌العاده را باید در جای دیگری جستجو کرد چرا که گربه‌ها بعنوان شکارچیان شبگرد نیاز به دید بهتری دارند تا ما انسانها که بخش اعظم فعالیت خودمان را در روز انجام می‌دهیم.

ساختار مشابه

چشم انسان و گربه‌سانان سه جزء مهم مشابه دارد: یک حفره که اجازه می‌دهد تا نور وارد شود و به آن مردمک می‌گویند، یک عدسی که نور را متمرکز می‌کند و یک پرده که تصویر بر روی آن می‌افتد و به آن شبکیه می‌گویند. اما در چشم گربه‌سانان هر سه جزء فوق به نوعی اصلاح شده‌اند. بعنوان مثال مردمک چشم انسان‌ها گرد است در حالیکه مردمک چشم گربه‌ها حالت بیضی شکل دارد. مردمک چشم گربه‌ها در طول روز به اندازه‌ای باریک می‌شود که بیشتر شبیه یک شکاف یا یک درز جلوه می‌کند در حالیکه همین مردمک در طول شب تا حداکثر میزان ممکن عریض می‌شود. مردمک چشم انسان‌ها می‌تواند باز و بسته شود اما قطعاً نه تا آن اندازه که مردمک گربه‌ها تغییر می‌کند. علاوه بر این چشم گربه‌سانان در مقایسه با انسان عدسی‌های بزرگتری دارد و همین مساله به آن‌ها اجازه می‌دهد تا نور بیشتری را از محیط اطراف دریافت کنند. همچنین گربه‌سانان یک لایه‌ی انعکاسی در پشت شبکیه چشمشان دارند که به آن پرده درخشان یا (Tapetum lucidum) می‌گویند همین پرده است که باعث می‌شود تا چشم گربه‌سانان در شب بدرخشد. عملکرد چشم آن‌ها به این شکل است که نور ورودی از شبکیه می‌گذرد و سپس مجدد از پشت شبکیه به درون شبکیه باز می‌تابد و همین عمل ساده باعث می‌شود که گیرنده‌های حسی شبکیه، نور بیشتری دریافت کنند و در عمل بهتر ببینند. در یک تعریف ساده می‌توان این‌طور گفت که نور دو بار از شبکیه گربه‌سانان می‌گذرد لذا شبکیه دو برابر شانس این را دارد که نور را جذب کند.

چشم انسان‌ها در نور روز یعنی زمانیکه میزان روشنایی بیش از ۱۰ هزار لوکس است، بخوبی می‌بیند. چشم ما حتی زمانیکه هوا تاریک می‌شود و میزان نور یک لوکس هم هست، می‌بیند در حالیکه یک گربه خانگی معمولی تنها به یک‌هشتم نوری که ما انسانها نیاز داریم، نیاز دارد.

شبکیه‌ی گربه‌سانان رمز دید بهتر

علاوه بر تمامی مواردی که در بالا به آن‌ها اشاره شد، باید این نکته را هم در نظر داشته باشید که گربه‌سانان در عمل آرایش شبکیه خودشان را تغییر داده‌اند. اجازه دهید که مساله را اینطور توضیح دهیم، دو نوع از سلول‌های حساس به نور در شبکیه‌ی چشم گربه‌سانان وجود دارد: اول سلول‌های مخروطی که به رنگ حساس هستند اما تنها در نور روشن روز کار می‌کنند در حالیکه سلول‌های استوانه شکلی هم هستند که تنها رنگ‌های سیاه و سفید را می‌شناسند و برعکس سلول‌های مخروطی تنها در نور ضعیف شب کار می‌کنند. ما انسان‌ها تعداد زیادی سلولهای مخروطی داریم اما گربه‌سانان برخلاف ما سلول‌های استوانه‌ای بیشتری دارند. گربه‌سانان به ازای هر سلول مخروطی ۲۵ سلول استوانه‌ای در شبکیه‌ی چشم‌هایشان دارند و این رقم در مورد انسان‌ها کاملاً متفاوت است چرا که ما انسان‌ها به ازای هر سلول مخروطی تنها ۴ سلول استوانه‌ای داریم. دید گربه‌ها در روز مشابه انسان‌ها است با این تفاوت که آنها نسبت به دو رنگ قرمز و سبز حالت کوررنگی دارند. گربه‌سانان می‌توانند رنگ آبی را از سایر رنگ‌ها تمییز دهند اما نمی‌توانند بین رنگ‌های قرمز، قهوه‌ای و سبز تمایزی قایل شوند.

یک گربه در هر میلیمتر مکعب شبکیه‌اش، حدود ۳۵۰ هزار سلول استوانه‌ای دارد در حالیکه این رقم در انسانها بین ۸۰ تا ۱۵۰ هزار متغیر است. در گربه‌سانان سیگنال‌ها از حدود ۱۵۰۰ سلول استوانه‌ای به هر نورون عصبی منتقل می‌شوند و نورون‌ها نیز پیام‌ها را به همین ترتیب از شبکیه به مغز مخابره می‌کنند. همه‌ی اینها بدان معناست که چشم گربه‌ها حتی کوچکترین سیگنال‌ها را هم دریافت می‌کند و به مغز مخابره می‌کند لذا تصویری که گربه‌هاسانان می‌بینند، بسیار کامل‌تر از آن چیزی است که ما تصور می‌کنیم.

گربه‌ها هم پیروز این رقابت نیستند 

حال با همه این اوصاف اگر فکر می‌کنید که گربه‌سانان حساس‌ترین چشم‌های دنیا را دارند، سخت در اشتباه هستید. حیوانی به نام شبگرد یا (Tarsiers, Tarsiidae) در نواحی جنوب شرقی آسیا زیست می‌کند که قطر چشم‌هایش بین ۱.۵ یا ۱.۸ سانتیمتر است و چشمهایش تقریباً کل صورتش را پوشانده‌اند. این حیوان حتی می‌تواند در نوری به میزان ۰٫۰۰۱ لوکس هم به خوبی ببیند. شبگردها در اصل یک خانواده از راسته نخستی‌سانان هستند و بخش اعظم زندگی خودشان را در روی درخت می‌گذرانند. آن‌ها بزرگترین چشم‌ها را نسبت به اندازه بدنشان در بین همه پستانداران دارند. بدن یک شبگرد به استثنای دمش حدود ۹ الی ۱۶ سانتیمتر است. تنها نکته منفی چشم‌های شبگرد این است که قابلیت جابجایی ندارد اما آنها برای جبران این نقیصه راهکاری ایده‌آل دارند: سر یک شبگرد درست ۱۸۰ درجه می‌چرخد. شبگردها شکارچی هستند و طعمه خودشان یعنی حشرات را در صبح زود یا اوایل شب شکار می‌کنند. در این اوقات از روز میزان نور بین ۰٫۰۰۱ تا ۰٫۰۱ لوکس متغیر است. چشم شبگردها تا حدودی شبیه ما انسان‌هاست با این تفاوت که اندازه آن به راستی بزرگتر است. دو عامل بزرگی چشم و ماهیچه‌های زیادی که در اطراف چشم‌ها وجود دارند، این اجازه را به شبگردها می‌دهد که میزان نور ورودی به چشم‌هایشان را کنترل کنند. در شبکیه‌ی چشم شبگردها نیز درست مثل گربه‌ها بیشتر از ۳۰۰ هزار سلول استوانه‌ای وجود دارد.

در شبکیه چشم شبگردها نیز درست مثل گربه‌ها بیشتر از ۳۰۰ هزار سلول استوانه‌ای وجود دارد.

قهرمانان بعدی کیستند؟

سوسکهای سرگین غلتان را که حتماً دیده‌اید، همان‌هایی که از مدفوع سایر حیوانات تغذیه کرده و آن‌ها را به شکل یک توپ گرد حمل می‌کنند. یک سوسک سرگین غلتان می‌تواند به راحتی مدفوعی تا بیش از ۲۰۰ برابر وزن بدن خود را جابجا کند. چشم‌های آن‌ها با چشم‌های ما بسیار تفاوت دارد چرا که چشم همه‌ی حشرات مرکب است. چشمهای مرکب از واحدهای مجزایی به نام ریزچشمک (Ommatidia) تشکیل شده است که به اشکال گوناگون با یکدیگر ترکیب می‌شوند. در حشرات روزپرواز هر ریزچشمک یک رنگدانه محافظ دارد  اما در حشرات شب‌پرواز این محافظ رنگدانه وجود ندارد و این بدان معنی است که نوری که توسط چندین ریزچشمک جمع‌‌آوری می‌شود، می‌تواند ترکیب شود و بر روی یک گیرنده‌ی نوری متمرکز شود و این مساله در جای خود حساسیت چشم‌ها را بیشتر می‌کند. مطالعات نشان می‌دهد که سوسک‌های سرگین غلتان به سه گروه تقسیم می‌شوند، سوسک‌های روز پرواز که ریزچشمک آن‌ها محافظ دارد، سوسک‌های عصرپرواز که اطلاعات ریزچشمک‌ها را با هم ترکیب می‌کنند و در نهایت هم سوسک‌های شب‌پرواز که تعداد ریزچشمک‌های آنها دوبرابر سوسک‌های عصرپرواز است. جالب اینجاست که چشم‌های یک سوسک شب‌پرواز می تواند ۸۵ بار حساس‌تر از چشمهای یک سوسک روز‌پرواز باشد. یک سوسک سرگین غلتان شب‌پرواز می‌تواند در شرایطی که میزان نور بین ۰٫۰۰۱ تا ۰٫۰۰۰۱ لوکس است هم بخوبی ببیند. سوسک‌های سرگین غلتان به سه گروه تقسیم می‌شوند، سوسک‌های روز پرواز که ریزچشمک آن‌ها محافظ دارد، سوسک‌های عصرپرواز که اطلاعات ریزچشمک‌ها را با هم ترکیب می‌کنند و در نهایت هم سوسک‌های شب‌پرواز که تعداد ریزچشمک‌های آن‌ها دوبرابر سوسک‌های عصرپرواز است.

سرگین غلتان‌ها هم چشمان بسیار تیزی دارند.

زنبورهای عسل اجتماعی هم دید خارق‌العاده‌ای دارند

دانشمندان سوئدی به این نتیجه رسیده‌اند 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 می‌دهند. آنها در سال ۲۰۰۴ به این نتیجه رسیدند که برخی از زنبورهای شب‌فعال در شرایطی مسیر خودشان را بخوبی پیدا می‌کنند که میزان روشنایی محیط حتی ۲۰ بار کمتر از زمانی است که در آسمان ستاره دیده می‌شود. شب‌کاری برای زنبورهای عسل دو مزیت دارد: اول اینکه آنها می‌توانند از شیره و گرده گلهایی که در شب شکوفا می‌شوند، استفاده کنند و دوم اینکه در این اوقات تعداد مهاجمان و انگل‌ها نیز کمتر است. اما انجام اینکار زمانی امکان‌پذیر است که چشم آنها نیز قابلیتهای خاصی داشته باشد. چشم برخی از گونه‌های زنبورهای عسل شب‌فعال به حدی پیشرفته است که سیگنالهای ارسالی ریزچشمکها در وهله نخست به صورت گروهی جمع‌آوری می‌شود و سپس داده‌ها در حجم وسیع به مغز مخابره می‌شوند. داده‌های بیشتر هم به این معناست که تصویر می‌تواند در عمل شفافتر و روشن‌تر باشد. چشم برخی از زنبورهای عسل شب‌کار به حدی پیشرفته است که می‌توانند حتی در زمانیکه میزان نور ۰٫۰۰۰۶۳ لوکس هم بخوبی ببینند.

شب‌کاری برای زنبورهای عسل دو مزیت دارد: اول اینکه آنها می‌توانند از شیره و گرده گلهایی که در شب شکوفا می‌شوند، استفاده کنند و دوم اینکه در این اوقات تعداد مهاجمان و انگل‌ها نیز کمتر است.

دید سوسک‌ها را دست کم نگیرید

ما نمی‌توانیم دید سوسک‌ها را با سایر حیوانات مقایسه کنیم چرا که دید آن‌ها به نحو متفاوتی اندازه‌گیری می‌شود. اما واقعیت این است که چشم سوسک‌ها به شکل وصف‌ناپذیری خارق‌العاده و بسیار حساس است. در سال ۲۰۱۴ دانشمندان فنلاندی به این نتیجه‌گیری رسیدند که سلول‌های حساس به نور ریزچشمک‌های سوسک‌ها حتی به سطوح خیلی اندک نور هم واکنش نشان می‌دهد. اجازه دهید که یک مثال ساده بزنیم، چشم یک انسان حداقل به ۱۰۰ فوتون همزمان نیاز دارد تا بتواند چیزی را تشخیص دهد اما سلولهای حساس به نور چشم سوسک‌ها از این‌ها هم حساس‌تر هستند. سلول‌های حساس به نور سوسک‌ها حتی زمانی هم که کمتر از یک فوتون نوری در هر یک ثانیه به آن‌ها می‌رسد، باز هم از خودشان عکس‌العمل نشان می‌دهند.

منبع: Earth