V noči brez lune je lahko svetloba 100 milijonov krat manjša kot pri jasni dnevni svetlobi. In če smo v temi praktično slepi in popolnoma nemočni, mačke precej uspešno izsledijo svoj plen in metulji spretno plapolajo med rožami na naših balkonih. Medtem ko spimo, se milijoni drugih živali zanesejo na svoje vidne sisteme, da bi preživeli. Enako lahko rečemo za živali, ki živijo v večni temi globokega morja. Poleg tega je velika večina živali na svetu večinoma dejavna pri slabši svetlobi. Kako jim uspejo uporabiti tako močne vizualne lastnosti, zlasti žuželke, z drobnimi očmi in možgani manj kot zrno riža? Katere optične in nevronske strategije so razvili, da bi videli dobro pri slabi svetlobi?
Da bi odgovorili na ta vprašanja, se usmerimo v nočne žuželke. Kljub pomanjševalnim vidnim sistemom nočni žuželke odlično vidijo v slabi svetlobi. V zadnjih letih smo ugotovili, da se nočni insekti lahko med poletom izogibajo in zaklenejo na ovire, ločijo barve, zaznajo šibke gibe, se naučijo vizualnih znakov in jih uporabljajo za usmrtitev. Lahko celo krmarita s šibko sliko zvezdne polarizacije, ki jo Luna ustvarja, in krmarita s pomočjo ozvezdij zvezd na nebu.
V mnogih primerih se zdi ta vizualna predstava naravnost moteča za tisto, kar je fizično mogoče. Na primer, srednjeameriška nočna čebela, Megalopta genalis, s svojimi drobnimi očmi absorbira le pet fotonov, ko je nivo svetlobe na najnižji, povsem nedostopen vizualni signal. In kljub temu lahko sredi noči krmi po gostem in zapletenem deževnem gozdu, medtem ko se lovi in se varno vrne v svoje gnezdo - neopazno vdolbinsko palico, obešeno v podrastju.
Da bi ugotovili, kako je to sploh mogoče, so znanstveniki začeli preučevati jastrebove molje. Te čudovite žuželke - kolibri nevretenčarjev so predstavljeni z gracioznimi, hitro letečimi metulji, ki nenehno iščejo cvetje z nektarjem. Ko je cvet najden, molj lebdi pred njim, sesal nektar skozi svoj proboscis, ustno cev.
Evropski nočni jastrebov molj Deilephila elpenor je čudovito bitje, ki se skriva v pernato roza in zeleni luski, sredi noči nabira nektar. Pred nekaj leti so znanstveniki odkrili, da lahko ta metulj ponoči razlikuje barve, prva nočna žival, znana po tem.
Ta metulj je pred kratkim razkril še eno svojo skrivnost: nevronske trike, ki jih uporablja, da dobro vidi v zelo slabi svetlobi. Te trike seveda uporabljajo tudi druge nočne žuželke, kot je Megalopta. Znanstveniki so s preučevanjem fiziologije živčnih vezij v vidnih središčih možganov ugotovili, da Deilephila dobro vidi v slabši svetlobi, saj učinkovito zloži fotone, ki jih zbira na različnih točkah v prostoru in času.
To je nekoliko podobno povečanju hitrosti zaklopa na kameri pri šibki svetlobi. Če pustite, da se zaslonka dlje odpre, bo več svetlobe doseglo senzor slike in dobil svetlejšo sliko. Slaba stran je, da vse, kar se hitro giblje - kot mimo avtomobila - ne bo dobil dovoljenja, zato žuželka tega ne bo videla.
Promocijski video:
Nevronsko seštevanje
Če želite združiti fotone v prostoru, je mogoče posamezne slikovne pike slikovnega senzorja združiti, da ustvarite manjše, vendar večje "superpiksele". Ponovno je pomanjkljivost te strategije ta, da bo slika tudi pri visoki svetlosti zamegljena in brez ostrih podrobnosti. Toda za nočno žival, ki poskuša živeti v temi, bo lahko videti svetel, a brez detajlov in počasen svet boljše kot, da sploh ničesar ne vidimo (in to je edina alternativa).
Fiziologi so pokazali, da je nevtralno seštevanje fotonov v času in prostoru izjemno koristno za nočno deilefilo. Pri kateri koli intenziteti nočne svetlobe, od somraka do zvezd, seštevanje bistveno poveča sposobnost deilefila, da dobro vidi pri temni svetlobi. Pravzaprav lahko zahvaljujoč tem nevronskim mehanizmom deilefile vidijo v 100-krat temnejši svetlobi, kot bi jih sicer. Koristi seštevanja so tako velike, da se tudi druge nočne žuželke nanjo zelo verjetno zanesejo za dober nočni vid.
Svet, ki ga vidijo nočne žuželke, morda ni tako močan ali dobro razrešen kot svet njihovih aktivnih dnevnih sorodnikov. Toda zlaganje zagotavlja dovolj svetlo, da prestreže plen, leti v gnezdo in se izogne oviram. Brez te sposobnosti bi bili tako slepi kot mi ostali.
ILYA KHEL