Blæksprutter, blæksprutter og andre blæksprutter er farveblinde – deres øjne ser kun sort og hvidt – men deres mærkeligt formede pupiller kan gøre det muligt for dem at opfatte farver og efterligne farverne i deres baggrund, ifølge et far/søn-team af forskere fra University of California, Berkeley, og Harvard University.
I årtier har biologer undret sig over det paradoks, at på trods af deres farvestrålende hud og evne til hurtigt at skifte farve for at falde ind i baggrunden, har blæksprutter øjne, der kun indeholder én type lysreceptor, hvilket i bund og grund betyder, at de kun ser sort og hvidt.
Hvorfor ville en han risikere at blinke med sine klare farver under en parringsdans, hvis hunnen ikke engang kunne se ham, men en nærliggende fisk kunne – og hurtigt sluge ham? Og hvordan kunne disse dyr matche deres hudfarve med omgivelserne som camouflage, hvis de faktisk ikke kan se farverne?
Selvfølgelig kan blæksprutter ifølge Alexander Stubbs, der er kandidatstuderende på UC Berkeley, faktisk se farver – bare på en anden måde end andre dyr.
Nøglen er en usædvanlig pupil – U-formet, W-formet eller dumbbell-formet – som gør det muligt for lyset at trænge ind i øjet gennem linsen fra mange forskellige retninger i stedet for kun lige ind på nethinden.
Menneskelige og andre pattedyrs øjne har runde pupiller, der trækker sig sammen til nålehuller for at give os et skarpt syn, hvor alle farver er fokuseret på det samme sted. Men som alle, der har været hos øjenlægen, ved, gør udvidede pupiller ikke blot alting sløret, men skaber også farverige frynser omkring objekter, det, der kaldes kromatisk aberration.
Det skyldes, at øjets gennemsigtige linse – som hos mennesker ændrer form for at fokusere lyset på nethinden – fungerer som et prisme og opdeler hvidt lys i de farver, det består af. Jo større pupilarealet er, hvorigennem lyset trænger ind, jo mere spredes farverne. Jo mindre vores pupil er, jo mindre er den kromatiske aberration. Kamera- og teleskopobjektiver lider på samme måde af kromatisk aberration, og det er derfor, at fotograferne blænder deres objektiver ned for at få det skarpeste billede med mindst mulig farveskift.
De usædvanlige pupiller hos blæksprutter (fra toppen en blæksprutte, en blæksprutte og en blæksprutte) tillader lys at trænge ind i øjet fra mange retninger, hvilket spreder farverne og gør det muligt for dyrene at bestemme farverne, selv om de teknisk set er farveblinde. (Fotos af Roy Caldwell, Klaus Stiefel, Alexander Stubbs)
Tæger har imidlertid udviklet brede pupiller, der fremhæver den kromatiske aberration, sagde Stubbs, og de har måske evnen til at bedømme farver ved at bringe specifikke bølgelængder i fokus på nethinden, på samme måde som dyr som kamæleoner bedømmer afstand ved hjælp af relativ fokus. De fokuserer disse bølgelængder ved at ændre dybden af deres øjeæble, ændre afstanden mellem linsen og nethinden og flytte pupillen rundt for at ændre dens placering uden for akse og dermed mængden af kromatisk sløring.
“Vi foreslår, at disse skabninger måske udnytter en allestedsnærværende kilde til billedforringelse i dyreøjne og forvandler en fejl til en funktion,” sagde Stubbs. “Mens de fleste organismer udvikler måder at minimere denne effekt på, maksimerer de U-formede pupiller hos blæksprutter og deres blæksprutte- og blæksprutte-slægtninge faktisk denne ufuldkommenhed i deres visuelle system, mens de minimerer andre kilder til billedfejl, hvilket slører deres syn på verden, men på en farveafhængig måde og åbner muligheden for, at de kan få farveinformation.”
U-formede pupiller
Stubbs har været fascineret af farveblind/camouflage-paradokset, siden han læste om det i gymnasiet, og under dykkerudflugter til Indonesien og andre steder oplevede han på første hånd, hvor farverige blæksprutter, blæksprutter og blæksprutter – og deres omgivelser – er.
Han kom på den idé, at blæksprutter kunne bruge kromatisk aberration til at se farver efter at have fotograferet øgler, der viser sig med ultraviolet lys, og bemærket, at UV-kameraer lider af kromatisk aberration. Sammen med sin far, astrofysikeren Christopher Stubbs fra Harvard, udviklede han en computersimulering for at modellere, hvordan blæksprutteøjne kunne bruge dette til at opfatte farver. De to vil offentliggøre deres hypotese online i denne uge i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.
De konkluderede, at en U-formet pupil som hos blæksprutter og blæksprutter ville gøre det muligt for dyrene at bestemme farven på baggrund af, om den var fokuseret på nethinden eller ej. De dumbel-formede pupiller hos mange blæksprutter fungerer på samme måde, da de er viklet rundt om øjeæblet i en U-form og giver en lignende effekt, når man ser nedad. Dette kan endda være grundlaget for farvesynet hos delfiner, som har U-formede pupiller, når de er trukket sammen, og hos hoppende edderkopper.
“Deres syn er sløret, men slørethed afhænger af farven,” sagde Stubbs. “De ville være forholdsvis dårlige til at opløse hvide objekter, som reflekterer alle bølgelængder af lys. Men de kunne ret præcist fokusere på objekter, der er renere farver, som gul eller blå, som er almindelige på koralrev og sten og alger. Det ser ud til, at de betaler en høj pris for deres pupilform, men de kan være villige til at leve med nedsat synsstyrke for at opretholde kromatisk afhængig sløring, og det kan muliggøre farvesyn hos disse organismer.”
Den storfinnede revblæksprutte Sepioteuthis lessoniana skifter livligt farve, mens den signalerer til medlemmer af sin egen art. (Foto venligst udlånt af Gary Bell/OceanwideImages.com)
“Vi udførte omfattende computermodellering af disse dyrs optiske system og blev overrasket over, hvor stærkt billedkontrasten afhænger af farven,” siger Stubbs fra Harvard, der er professor i fysik og astronomi. “Det ville være en skam, hvis naturen ikke udnyttede dette.”
Den yngre Stubbs gennemgik omfattende 60 års undersøgelser af farvesynet hos blæksprutter og opdagede, at mens nogle biologer havde rapporteret om en evne til at skelne farver, rapporterede andre om det modsatte. De negative undersøgelser testede dog ofte dyrets evne til at se ensfarvede farver eller kanter mellem to farver med samme lysstyrke, hvilket er svært for denne type øje, fordi det, ligesom med et kamera, er svært at fokusere på en ensfarvet farve uden kontrast. Blæksprutter er bedst til at skelne mellem kanterne mellem mørke og lyse farver, og faktisk er deres display-mønstre typisk områder med farver adskilt af sorte bjælker.
“Vi mener, at vi har fundet en elegant mekanisme, der kan gøre det muligt for disse blæksprutter at bestemme farven på deres omgivelser, på trods af at de kun har et enkelt visuelt pigment i deres nethinde,” siger han. “Dette er en helt anden ordning end de visuelle flerfarvepigmenter, der er almindelige hos mennesker og mange andre dyr. Vi håber, at denne undersøgelse vil anspore til yderligere adfærdseksperimenter i blækspruttesamfundet.”
I henhold til den nye teori maksimerer blæksprutten Sepia bandensis’ pupil den kromatiske sløring, hvilket gør det muligt for dyret at registrere farver. (Foto af Roy Caldwell)
Stubbs bemærkede, at blæksprutter måske ikke mister meget farveinformation ved kun at have én type fotoreceptor, da røde farver er blokeret af vandet, så kun et reduceret område af optisk lys rent faktisk trænger ind på de lave dybder, hvor de lever. Hvis de havde én fotoreceptor, der reagerer på et bredt spektrum af farver i den dybde, ville de kunne se i svagt lys med deres pupil fuldt udvidet, mens pupillen uden for akse opretholder potentialet for spektral diskrimination i højlysforhold.
Intrigant nok er det mere beregningsmæssigt intensivt at bruge kromatisk aberration til at registrere farver end andre typer farvesyn, som f.eks. vores eget, og det kræver sandsynligvis en masse hjernekraft, sagde Stubbs. Dette kan til dels forklare, hvorfor blæksprutter er de mest intelligente hvirvelløse dyr på Jorden.
Arbejdet blev støttet af UC Berkeley’s Museum of Vertebrate Zoology, en Graduate Research Fellow Program-bevilling til Alexander Stubbs og Harvard University.