Œil de céphalopode - Cephalopod eye

Dans les yeux des vertébrés, les fibres nerveuses se dirigent avant la rétine , bloquant un peu de lumière et créant une tache aveugle où les fibres traversent la rétine. Dans les yeux des céphalopodes, les fibres nerveuses passent derrière la rétine et ne bloquent pas la lumière ou ne perturbent pas la rétine. 1 est la rétine et 2 les fibres nerveuses. 3 est le nerf optique. 4 est l'angle mort des vertébrés.

Les céphalopodes , en tant que prédateurs marins actifs, possèdent des organes sensoriels spécialisés pour une utilisation dans des conditions aquatiques. Ils ont un œil de type caméra qui se compose d'un iris, d'une lentille circulaire, d'une cavité vitréenne (gel oculaire), de cellules pigmentaires et de cellules photoréceptrices qui traduisent la lumière de la rétine sensible à la lumière en signaux nerveux qui se déplacent le long du nerf optique vers le cerveau. Au cours des 140 dernières années, l'œil de céphalopode de type caméra a été comparé à l'œil de vertébré comme un exemple d' évolution convergente , où les deux types d'organismes ont indépendamment évolué le trait caméra-œil et partagent tous deux des fonctionnalités similaires. Il existe une controverse quant à savoir s'il s'agit d'une évolution véritablement convergente ou d' une évolution parallèle . Contrairement à l' œil de la caméra des vertébrés , la forme des céphalopodes sous forme d' invaginations de la surface du corps (plutôt que des excroissances du cerveau) et, par conséquent, la cornée se trouve sur le dessus de l'œil au lieu d'être une partie structurelle de l'œil. Contrairement à l'œil de vertébré, l'œil d'un céphalopode est focalisé par le mouvement, un peu comme la lentille d'un appareil photo ou d'un télescope, plutôt que de changer de forme comme le fait la lentille de l'œil humain. L' œil est à peu près sphérique, tout comme la lentille , qui est entièrement interne.

Les yeux des céphalopodes se développent de telle manière qu'ils ont des axones rétiniens qui passent au-dessus de l'arrière de la rétine, de sorte que le nerf optique n'a pas à passer à travers la couche de photorécepteur pour sortir de l'œil et n'a pas le store naturel, central et physiologique. tache de vertébrés.

Les crystalines utilisées dans la lentille semblent s'être développées indépendamment des crystalines des vertébrés, suggérant une origine homoplasieuse de la lentille.

La plupart des céphalopodes possèdent des systèmes musculaires extraoculaires complexes qui permettent un contrôle très fin sur le positionnement grossier des yeux. Les poulpes possèdent une réponse autonome qui maintient l'orientation de leurs pupilles de telle sorte qu'elles soient toujours horizontales.

Lumière polarisée

Il a été documenté que plusieurs types de céphalopodes, notamment les calmars et les poulpes, et potentiellement la seiche, ont des yeux qui peuvent distinguer l'orientation de la lumière polarisée . Cette sensibilité est due à l' organisation orthogonale des photorécepteurs voisins . (Les céphalopodes ont des cellules réceptrices appelées rhabdoms similaires à celles d'autres mollusques.) Pour illustrer, l'œil des vertébrés est normalement insensible aux différences de polarisation parce que le pigment visuel dans les bâtonnets et les cônes est disposé de manière semi-aléatoire, et est donc également sensible à toute orientation du axe e-vecteur de la lumière. En raison de leur organisation orthogonale, les molécules de pigment visuel dans les yeux des céphalopodes ont la plus forte absorption de lumière lorsqu'elles sont correctement alignées avec l'axe du vecteur électronique de la lumière, ce qui permet une sensibilité aux différences de polarisation. La fonction précise de cette capacité n'a pas été prouvée, mais on suppose qu'elle est pour la détection des proies, la navigation et éventuellement la communication entre les céphalopodes à changement de couleur.

Débat évolutif

Le désaccord sur la question de savoir si l'évolution de l'œil de la caméra chez les céphalopodes et chez les vertébrés est une évolution parallèle ou une évolution convergente existe toujours, bien qu'il soit en grande partie résolu. La situation actuelle est celle d'une évolution convergente pour leur œil analogue de type caméra.

Évolution parallèle

Ceux qui soutiennent qu'il s'agit d'une évolution parallèle déclarent qu'il existe des preuves qu'il y avait un ancêtre commun contenant l'information génétique pour ce développement de l'œil. Ceci est mis en évidence par tous les organismes bilatéraux contenant le gène Pax6 qui s'exprime pour le développement des yeux.

Évolution convergente

Ceux qui soutiennent une évolution convergente affirment que cet ancêtre commun aurait précédé les céphalopodes et les vertébrés d'une marge significative. L'ancêtre commun avec l'expression de l'œil de type caméra aurait existé environ 270 millions d'années avant l'évolution de l'œil de type caméra chez les céphalopodes et environ 110 à 260 millions d'années avant l'évolution de l'œil de type caméra chez les vertébrés. Une autre source de preuve pour cela est les différences d'expression dues aux variantes indépendantes de Pax6 survenant à la fois chez les céphalopodes et les vertébrés. Les céphalopodes contiennent cinq variantes de Pax6 dans leurs génomes qui sont apparues indépendamment et ne sont pas partagées par les vertébrés, bien qu'elles permettent une expression génique similaire par rapport au Pax6 des vertébrés.

Recherche et usage médical

La principale utilisation médicale émergente dans ce domaine est la recherche sur le développement des yeux et les maladies oculaires . De nouvelles études de recherche sur l' expression des gènes oculaires sont en cours en utilisant des yeux de céphalopodes en raison de la preuve de leur évolution convergente avec l'œil humain analogue. Ces études remplacent les études précédentes sur la drosophile pour l'expression génique au cours du développement de l'œil comme étant les plus précises, bien que les études sur la drosophile restent les plus courantes. La conclusion selon laquelle ils sont analogues donne de la crédibilité à leur comparaison à des fins médicales en premier lieu, puisque le trait dans les deux aurait été façonné par la sélection naturelle par des pressions similaires dans des environnements similaires; ce qui signifie qu'il y aurait une expression similaire de la maladie oculaire dans les yeux des deux organismes.

Un avantage de l'expérimentation oculaire des céphalopodes est que les céphalopodes peuvent régénérer leurs yeux en raison de leur capacité à réactiver leurs processus de développement, ce qui permet aux études du même céphalopode de se poursuivre au-delà d'un échantillon d'essai lors de l'étude des effets de la maladie. Cela permet également une étude plus complexe sur la façon dont la régénération peut être conservée dans les génomes des céphalopodes et si elle peut être quelque peu conservée dans le génome humain à côté des gènes exprimant pour l'œil de la caméra.

Voir également

Les références