Đôi mắt đơn giản chỉ gồm hai tế bào dẫn động vật nổi đến với ánh sáng

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách thức hoạt động của những đôi mắt tiến hóa đầu tiên và cách mà chúng dẫn đường cho phiêu sinh vật sống dưới biển đến với ánh sáng.

Ấu trùng của các loài động vật biển không xương sống như giun, bọt biển, sứa có đôi mắt đơn giản nhất trong tự nhiên. Chúng chỉ bao gồm vỏn vẹn có 2 tế bào: tế bào tiếp nhận kích thích ánh sáng và tế bào sắc tố. Đôi mắt tối thiểu này được gọi là đốm mắt giống với “mắt nguyên thủy” mà Charles Darwin đề ra dành cho những đôi mắt xuất hiện đầu tiên trong quá trình tiến hóa của động vật. Chúng không thể tạo thành hình ảnh nhưng cho phép loài vật cảm nhận được hướng ánh sáng. Khả năng này đặc biệt quan trọng đối với tính hướng sáng – ấu trùng động vật nổi dưới biển bơi về phía ánh sáng. Vô số động vật phù du được ánh sáng dẫn lối mỗi ngày. Chuyển động của chúng dẫn dòng chảy sinh khối lớn nhất trên trái đất.

Detlev Arendt, cùng với nhóm các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu tại EMBL, cho biết: “Đã từ rất lâu không ai biết động vật hướng sáng nhờ đôi mắt đơn giản và hệ thần kinh đơn giản của chúng như thế nào. Chúng tôi nhận thấy rằng những đôi mắt đầu tiên xuất hiện trong thế giới động vật đã tiến hóa chính xác để phục vụ cho mục đích này. Hiểu được tính hướng sáng sẽ tiết lộ những giai đoạn đầu tiên trong tiến trình tiến hóa đôi mắt”.

Khi nghiên cứu ấu trùng sâu cát Platynereis dumerilii, các nhà khoa học phát hiện thấy một dây thần kinh kết nối với tế bào tiếp nhận kích thích ánh sáng thuộc đốm mắt, tế bào đó dẫn đến hành động bơi của ấu trùng. Tế bào tiếp nhận kích thích ánh sáng phát hiện ánh sáng rồi chuyển nó thành tín hiệu điện truyền theo hệ thần kinh của ấu trùng, điều này khiến cho mối liên hệ với các tế bào được tiếp nối với lông mao. Lông mao là các cấu trúc mỏng giống sợi tóc, ấu trùng vẫy lông mao để đẩy nước đi làm phát sinh chuyển động. Ánh sáng có chọn lọc chiếu vào đốm mắt làm biến đổi cử động của lông mao gần đó. Kết quả là gây ra biến đổi cục bộ trong dòng nước, nhưng cũng đủ để đổi chiều bơi, theo mô phỏng cách bơi của ấu trùng trên máy tính.