Исследователи установили, каким образом хамелеоны способны поворачивать глаза в противоположные стороны. Оказалось, зрительные нервы этих животных не являются короткими и прямыми, как у большинства других видов, а напротив, они длинные и скручены в спираль, напоминающую старинный телефонный шнур. Эта ранее не выявленная черта анатомии создает дополнительную длину, что позволяет глазам вращаться, избегая растяжения и повреждения важного нерва.
Глаза хамелеона способны двигаться независимо друг от друга, совершая вращения на 180 градусов по горизонтали и на 90 градусов по вертикали. Это обеспечивает животному обзор практически на 360 градусов. Зрительный нерв, соединяющий глаз и мозг, при вращении должен растягиваться, что могло бы привести к его повреждению или ограничить подвижность. Ученые нашли ответ на вопрос, как хамелеону это удается, и представили свои выводы в статье, вышедшей в журнале Scientific Reports.
Ученые на протяжении веков изучали анатомию хамелеонов (в статье упоминаются работы Аристотеля и Ньютона). Однако традиционный метод – физическое вскрытие – приводит к повреждению тканей. При изучении черепа палеонтологи и анатомы часто сталкивались с тем, что глазной нерв либо смещался, либо разрывался, либо его ошибочно принимали за хаотичное переплетение волокон.
Для проведения исследования ученые применили метод контраст-усиленной компьютерной томографии (DiceCT). Образцы тканей хамелеонов были пропитаны раствором йода. Йод поглощается мягкими тканями, такими как мозг, мышцы и нервы, что делает их заметными для рентгеновских лучей томографического сканера. Благодаря этому стало возможным создание трехмерных моделей мозга и нервной системы в их исходном расположении внутри черепа, не прибегая к разрушению.
Учёные выяснили, что зрительный нерв хамелеона имеет извилистую форму, а не является прямым. Он значительно длиннее, чем расстояние от мозга до глаза – его длина в два-три раза превышает это расстояние. Такая структура обеспечивает запас длины, позволяя глазу свободно поворачиваться в любом направлении, не испытывая напряжения.
Исследование, проведенное путем сравнения с другими рептилиями (изучено 34 вида), выявило, что у большинства ящериц зрительные нервы имеют прямолинейную или незначительно изогнутую форму. Такая сложная спиральная структура отсутствует у других представителей этого отряда. Таким образом, скрученная структура нерва представляет собой уникальную адаптацию, характерную только для хамелеонов.
Исследователи провели сканирование эмбрионов хамелеонов на различных этапах их развития. На начальном этапе (100 дней) зрительный нерв эмбриона имеет прямую форму. К моменту вылупления (200 дней) он полностью скручивается в спираль. Это указывает на то, что данная особенность является врожденной, генетически обусловленной, а не формируется в процессе жизни вследствие постоянных вращательных движений глаз. Хамелеон появляется на свет уже обладая способностью поворачивать глаза.
Новое открытие демонстрирует элементы приспособлений хамелеона к жизни на деревьях, характерных для засадного хищника. Этот хищник выжидает жертву, практически не двигаясь, чтобы не раскрыть своё местонахождение, и маскируется под листья и ветки.
Специфический метод охоты обусловил формирование у хамелеона прочный и малоподвижный скелет. Однако такая конструкция скелета не позволяет ему поворачивать голову, как это делают другие хищники, подстерегающие добычу, например, сова. Эволюционным ответом стало развитие способности сворачивать зрительный нерв, аналогично сматыванию телефонного шнура, для обеспечения подвижности глаз.