Кіріспе

Торсықсыз қарапайым көз

Торсықсыз қарапайым көз немесе пигменттік шұңқыр (кейде пигменттік шұңқыр деп аталады) – көптеген омыртқалы жануарларда кездесетіндей күрделі торлықсыз, бір линзадан тұратын көздің түрі немесе оптикалық құрылым. Осы мағынада "қарапайым көз" көп линзалы "қосылған көзден" ерекшеленеді және сөздің әдеттегі мағынасында міндетті түрде қарапайым болмайды. Жануардың көзінің құрылымы оның тіршілік ететін ортасына және тірі қалу үшін орындауы тиіс мінез-құлқына байланысты анықталады. Буынтық аяқтылар тіршілік ететін орталары мен тамақ немесе өз түрінен жандарды табу, ал хищниктерден қашу үшін қажетті көру талаптары жағынан әртүрлі. Сондықтан, буынтық аяқтыларда көру мәселелерін немесе шектеулерін жеңу үшін көптеген көз түрлері кездеседі. "Қарапайым көз" терминінің қолданылуы икемді және оны тиісті контексте түсіну керек; мысалы, көптеген ірі жануарлардың көздері камера көздері болып табылады және кейде "қарапайым" деп есептеледі, өйткені бір линза бүкіл бейнені торлыққа жинап, шоғырландырады (камераға ұқсас). Басқа критерийлер бойынша күрделі торлықтың болуы омыртқалы жануарлардың камера көзін, қосылған көзді құрайтын қарапайым тұқым немесе омматидийлерден ажыратады. Сонымен қатар, барлық омыртқасыздардың оцеллалары мен омматидийлерінің қарапайым фоторецепторлары болмайды. Көптеген жәндіктердің омматидийлері мен түйе құрттарының орталық көздері сияқты, фоторецепторлық жасушалардың торлық тәрізді кластері – ретинуланың әртүрлі түрлері бар. Секіретін жәндіктер мен кейбір басқа хищник жәндіктердің сырттай қарапайым көздері де әртүрлі жолдармен торлық көруді имитациялайды. Көптеген жәндіктердің бірнеше линзадан (он мыңға дейін) тұратын қосылған көздері бар, бірақ олар камера көзіне ұқсас әсерге қол жеткізеді, себебі әрбір омматидий линзасы жарықты көршілес ретинулаларға бағыттайды.

Көздің көкжиегі немесе көздің көкжиегі

Кейбір медузалар, теңіз жұлдыздары, жалпақ құрттар және ленталы құрттар ең қарапайым "көздерге" ие – кездейсоқ тараған пигменті бар пигменттік нүктелі оцеллилер, және оларда басқа да құрылымдар жоқ (мысалы, мүйіз қабығы немесе линза). Бұл жануарлардағы көзге түсетін "көз түсі" қызыл немесе қара болады. Қорапша медузалары сияқты кейбір топтарда көздері күрделірек, олардың арасында желі қабығы, линза және мүйіз қабығы бар. Көптеген қабықты ұлулар мен шырыштардың да ұяшықтарының ұштарында немесе табандарында оцеллилер болады. Шрамбидтер сияқты кейбір басқа кеудеқұйрықтылардың көздері әлдеқайда жетілген. Гигантты моллюскалардың мантиясına жарық түсуіне мүмкіндік беретін оцеллилері бар.

Араб көздері

Өрмекшілерде құрама көздер болмайды, бірақ олардың әр жұбы нақты бір немесе бірнеше міндетке бейімделген бірнеше қарапайым көзі болады. Өрмекшілердің негізгі және қосалқы көздері төрт, кейде одан да аз жұпқа орналасқан. Қозғалмалы торлы қабық тек негізгі көздерде ғана болады. Екінші көздердің арт жағында жарық қайтаратын қабат бар. Рецептор жасушаларының жарыққа сезімтал бөлігі осы қабатқа жақын орналасқан, сондықтан олар тікелей және шағылысқан жарықты қабылдайды. Мысалы, аң аулайтын немесе секіретін өрмекшілерде алға қараған жұптың ең жоғары ажыратымдылығы (тіпті телескоптық қабілеті де) болады, бұл оларға алыстан жемтігін анықтауға көмектеседі. Түндегі өрмекшілердің көздері аз жарықта өте сезімтал және көбірек жарық жинау үшін үлкен болады, мысалы, қызыл-қоңыр торы құратын өрмекшіде бұл көрсеткіш f/0,58-ге тең.

Дорсальды отелдер

"Оцел" термині латын тілінен алынған және сөзбе-сөз "кішкентай көз" дегенді білдіреді. Жәндіктерде екі түрлі оцеллус түрі бар: дорсальды (жоғарғы) оцеллустер және бүйірлік оцеллустер (көбінесе оцеллустер және стемматалар деп аталады), көптеген жәндіктерде дорсальды оцеллустер кездеседі, ал стемматалар кейбір жәндіктер тобының дернәсілдерінде болады. Ортақ атауға қарамастан, олар құрылымдық және функционалдық жағынан өте ерекше. Басқа жануарлардың қарапайым көздерін де оцеллустер деп атауға болады, бірақ олардың құрылымы мен анатомиясы жәндіктердің дорсальды оцеллустерінен мүлдем өзгеше. Дорсальды оцеллустер – көптеген жәндіктердің, соның ішінде қанаттылардың (арылар, құмырсқалар, егеуқұйрықтар, пиломандар), қосқанаттылардың (шыбықтар), инеқанаттылардың (дракондар, шүмектер), тікқанаттылардың (саранчалар, шегірткелер) және мантодеялардың (құбыршақтар) дорсальды немесе алдыңғы бетінің жарыққа сезімтал органдары. Бұл оцеллустер күрделі көздермен бірге болады; сондықтан көптеген жәндіктерде екі анатомиялық жағынан бөлек және функционалдық жағынан әртүрлі көру жолы бар. Дорсальды оцеллустердің саны, пішіні және функциялары жәндіктер тобында айтарлықтай өзгереді. Олар ұшатын жәндіктерде (әсіресе араларда, егеуқұйрықтарда, дракондарда және саранчаларда) үлкен және жақсы көрінеді, онда олар әдетте үштік ретінде кездеседі. Екі оцеллус бастың екі жағына бағытталған, ал орталық (медиандық) оцеллус алға бағытталған. Кейбір құрлықтағы жәндіктерде (мысалы, кейбір құмырсқалар мен тарақандарда) медиандық оцеллус жоқ. Бүйірге қарап тұрған оцеллустерді "бүйірлік оцеллустер" деп атауға болады, бұл олардың бағытын және үштік ішіндегі орнын көрсетеді, бірақ оны кейбір жәндіктер дернәсілдерінің стемматаларымен шатастыруға болмайды, олар да бүйірлік оцеллустер деп аталады. Дорсальды оцеллус линзадан (мүйіз қабықшадан) және фоторецепторлар қабатынан (таяқша жасушаларынан) тұрады. Оцеллус линзасы күшті қисық немесе жалпақ болуы мүмкін. Фоторецепторлар қабаты линзадан айқын шыны тәрізді денемен бөлінуі мүмкін. Фоторецепторлардың саны да әр түрлі, бірақ жақсы дамыған оцеллустерде жүздеген немесе мыңдаған болуы мүмкін. Арылар, саранчалар және дракондарда линза күшті қисық, ал тарақандарда – жалпақ. Саранчаларда шыны тәрізді дене бар, ал шыбықтар мен дракондарда жоқ. Оцеллустердің екі ерекше ерекшелігі бар, олар жәндіктерде жиі кездеседі және әдетте ортақ. Линзаның сындыру күші фоторецепторлар қабатында бейне жасау үшін жеткіліксіз, яғни ол фокуссыз. Дорсальды оцеллустерде бірінші реттік (фоторецепторлық) екінші реттік нейрондарға өте үлкен конвергенция коэффициенттері бар. Осы екі фактор, кейбір жыртқыш жәндіктердегі ерекшеліктерді ескере отырып, оцеллустер нақты бейнелерді қабылдауға қабілетсіз және сондықтан жарық өлшеу функцияларына ғана жарамды деген қорытындыға келді. Көздің үлкен апертурасы және f санының төмендігін, сондай-ақ жоғары конвергенция коэффициенттерін және синаптық күшейтуді (фоторецепторлық сигналдарды күшейту) ескере отырып, оцеллустер әдетте күрделі көздерге қарағанда жарыққа сезімтал деп саналады. Сонымен қатар, көздің салыстырмалы түрде қарапайым нейрологиялық құрылымы (детектор мен эффекттор арасындағы синапстардың аз саны), сондай-ақ кейбір оцеллус аралық нейрондардың өте үлкен диаметрі (көбінесе жануардың жүйке жүйесіндегі ең үлкен диаметрлі нейрондар) болғандықтан, оцеллустер әдетте күрделі көздерге қарағанда "жылдам" болып саналады. Ұшатын жәндіктердегі оцеллус функциясының бір жалпы теориясы олардың ұшу тұрақтылығын сақтауға көмектесетінін айтады. Олардың нашар фокусталуы, кең көру өрісі және жарық жинау қабілеті, оцеллустер сыртқы әлемнің жарықтығындағы өзгерістерді өлшеу үшін өте жақсы бейімделген, өйткені жәндік ұшу кезінде өз денесінің осі бойынша айналады немесе ауысады. Саранчалар мен дракондар ұшқанда жарық өзгерген сайын, ұшқанда, өздерінің қалпын "түзетуге" тырысады. Оцеллус функциясының басқа теориялары жарыққа бейімделу немесе жаһандық қоздырғыштар, поляризациялық сенсорлар және циркадтық жаттықтырушылар сияқты рөлдерден басталады. Соңғы зерттеулер кейбір жәндіктердің (әсіресе дракон, сонымен қатар кейбір егеуқұйрықтардың) оцеллустері камера көздеріне ұқсас "формалық көруге" қабілетті екенін көрсетті, өйткені оцеллус линзасы фоторецепторлар қабатының ішінде немесе оған жақын бейне жасайды. Дракондарда фоторецепторлардың және екінші реттік нейрондардың қабылдағыш өрістері өте шектеулі екені көрсетілді. Бұдан әрі зерттеулер осы көздер әлемнің кеңістіктік егжей-тегжейін ғана емес, қозғалысты да қабылдайтынын көрсетті. Драконның медиандық оцеллусіндегі екінші реттік нейрондар жоғары қарай қозғалатын жолақтар мен торларға төмен қарай қозғалатын жолақтар мен торлардан күштірек жауап береді, бірақ бұл эффект стимулда ультракөк сәуле қолданылғанда ғана байқалады; ультракөк сәуле болмағанда, бағыттық жауап байқалмайды. Драконның оцеллустері әсіресе жақсы дамыған және мамандандырылған көру органдары болып табылады, олар осы жануарлардың ерекше акробатикалық қабілеттерін қолдайды. Оцеллустерді зерттеу кішкентай беспілоттық ұшу аппараттарын жобалаушылар үшін үлкен қызығушылық тудырады. Бұл аппараттарды жобалаушылар жәндіктердің үш өлшемді әлемде тұрақтылықты сақтауда кездесетін көптеген қиындықтарға тап болады. Инженерлер осы қиындықтарды жеңу үшін көбінесе жәндіктерден шабыт алады.

Стемматалар

Стемматалар (жекеше – сөре) – қарапайым көздердің бір класы. Көптеген толық метаморфозға ұшырайтын личинкалар соңғы өсу кезеңіне жеткенше басқа көздерге ие болмайды. Алты аяқтылардың бірнеше отрядының ересектерінде де стемматалар болады және олар ешқашан құрама көздерді дамыта алмайды. Мысалдарға блохалар, көктемқұйрықтар және Thysanura жатады. Кейбір басқа бунақтылар, мысалы, кейбір көп аяқтылар, өмірінің кез келген кезеңінде стемматалардан басқа көздерге сирек ие болады (бірақ үй жүзбелектерінің (Scutigera) үлкен және жақсы дамыған құрама көздері бұл ережеден тыс). Типтік функционалды стемматаның әр линзасының артында фоторецепторлық жасушалардың бір шоғыры орналасқан, ол ретинула деп аталады. Линза екі жақты дөңгелек, ал стемматаның денесі шыны немесе кристалдық ядроға ие. Стемматалар қарапайым көздер болғанымен, кейбір түрлері (мысалы, көбелектердің (Lepidoptera) личинкалары және әсіресе пиломахоздар (Tenthredinidae) отряды) ересектердің құрама көздерінің дамымаған немесе эмбрионалдық формаларын білдіретіндіктен ғана "қарапайым" болып табылады. Олар айқындық пен сезімталдық деңгейіне ие болуы мүмкін және поляризацияланған жарықты анықтай алады. Олар егжей-тегжейлі бейнелеуге қарағанда жарыққа сезімталдық үшін жақсырақ бейімделуі мүмкін. Бұл сатыдағы стемматалар қуыршақ кезеңінде толыққанды құрама көздерге айналады. Олардың онтогенетикалық рөлін көрсететін бір ерекшелік – олардың бастың бүйірлік бөлігінде орналасуы; ал стемматаға ұқсас оцеллилер құрама көздердің орталық бөлігінде немесе оған жақын орналасады. Осы айырмашылыққа байланысты кейбір зерттеушілер стемматалар үшін «бүйірлік оцеллилер» терминін қолданады. Drosophila-да родопсин Rh2 тек қарапайым көздерде ғана экспрессияланады. Drosophila-да (кем дегенде) eyeless және dachshund гендері құрама көзде экспрессияланады, бірақ қарапайым көзде емес, ал қарапайым көзде ерекше экспрессияланатын «даму» гендері туралы ешқандай хабарлама жоқ. Эпидермалық өсу факторының рецепторы (Egfr) ортодентиклдің және, мүмкін, eyes absent (Eya) экспрессиясын ынталандырады, сондықтан қарапайым көздің қалыптасуы үшін қажет.