Oči malého korýše mohou pomoci při výzkumu vesmírných objektů i rakoviny

Straškovití (Stomatopoda) patří do čeledi korýšů, kteří žijí v Tichém a Indickém oceánu. Jsou to korýši a třeba v obecné angličtině jsou označováni jako krevety pro jistou podobnost tělesné stavby. Oba živočišné druhy patří ostatně mezi rakovce. Straškovití mají ale hodně výjimečných vlastností. Strašek kudlankový dokáže třeba svými předními končetinami, zakončenými jakousi paličkou, udeřit rychlostí vystřelené kulky. Jeho kořist při této síle a rychlosti omráčí už tlaková vlna, která předchází úderu. To je určitě udivující, ale ještě zajímavější jsou straškovy oči.

„Mají pravděpodobně nejsložitější vidění ze všech živočichů, které jsme kdy zkoumali,“ říká doktor Martin How z fakulty biologických věd z britské University of Bristol. „Tato stvoření jsou stará čtyři sta milionů let, jsou tedy starší než dinosauři. A mají za sebou specifický vývoj,“ dodává pro magazín Science Focus Martin How. A to se týká i jejich vidění.

Strašek má fotoreceptory dvanácti typů, takže jeho složené oči vidí vlnění v širokém rozsahu UV záření, dokáže dokonce vnímat polarizované světlo s úzce směrovaným vlněním.

Oči strašků se pohybují nezávisle na sobě, ovšem důležité je to, co mohou vidět. Většina živočichů má dva typy fotoreceptorů, tedy buněk, schopných reagovat na určitý druh vlnění. Oko člověka má na sítnici tři typy fotoreceptorů, které zaznamenají vlnění i jeho intenzitu odpovídající modré (cca 420 nanometrů), zelené (534 nm) a červené (564 nm) barvě a pochopitelně i další barvy mezi těmito rozsahy. Fotoreceptory ovšem nemohou samy barvu detekovat, barevné vidění je výsledkem dalšího srovnávání signálů v mozku. Strašek má fotoreceptory dvanácti typů, takže jeho složené oči vidí vlnění v širokém rozsahu UV záření, dokáže dokonce vnímat polarizované světlo s úzce směrovaným vlněním.

Čtou čárové kódy

U strašků je proto podle domněnek vědců i způsob vidění poněkud odlišný od toho lidského. „Máme za to, že mají spíše něco na způsob čtečky čárových kódů pro jednotlivé barvy či druhy vlnění, než aby vnímali různé jejich odstíny,“ vysvětluje Martin How. „Je nesmírně těžké se dostat do mysli strašků, ale domníváme se, že to řeší tím, že segmentují své vidění podle příležitosti – například k prohlídce kořisti před úderem.“

Naše práce s principem vidění strašků by měla přinést menší a uživatelsky přívětivější zařízení.

Výzkum toho, jak takový strašek vidí, není ovšem samoúčelný. Například při zobrazování objektů ve vesmíru třeba k určování jejich chemického složení je důležité takzvané hyperspektrální zobrazování, tedy snímání obrazu pomocí technologií, které mohou rozdělit viditelné vlnové délky světla na užší pásma. Lidské oko to nedokáže, nerozlišuje mezi nepatrnými barevnými odchylkami, ale díky počítačům to už dovedeme.

„Spousta programů umělé inteligence (AI) může využívat hyperspektrální a polarimetrické snímky bohaté na data, ale vybavení potřebné k jejich pořízení je v současné době poněkud objemné,“ objasňuje pro Science Focus profesor Michael Kudenov, spoluautor studie o způsobu vidění strašků a docent počítačového inženýrství na North Carolina State University. „Naše práce s principem vidění strašků by měla přinést menší a uživatelsky přívětivější zařízení. A to by nám umožnilo lépe přenést tyto schopnosti AI do různých vědeckých oborů od astronomie po biomedicínu.“

Odhalíme rakovinu pomocí telefonu?

Už jsme uvedli, že oči straška vidí zvlášť polarizované světlo. To je velice významné pro některé obory v medicíně, protože polarizované světlo se odráží odlišně v závislosti na typu tkáně, na kterou dopadne, například na rakovinovou tkáň. Strašek tak může dokonce vidět různé typy rakoviny.

„Náš výzkum odhalil řadu zvířat, která používají polarizované světlo k detekci a rozlišení mezi objekty,“ prozrazuje profesor Justin Marshall z australského Queensland Brain Institute. „A jedním z nich je právě strašek. Naše snaha směřuje k tomu, abychom na základě schopností jeho očí vyvinuli takovou kameru, která by mohla být součástí vybavení třeba chytrých telefonů, a umožnila by tak odhalit rakovinu v pohodlí domova.“ To by pak hrálo významnou roli v jejím včasném léčení, které je důležité pro konečný zdárný výsledek.