Vous passeriez probablement devant un chiton sans même le voir. Ces créatures ne ressemblent souvent qu’à un straightforward grain d’algue sur les rochers croustillants de la zone intertidale. Mais il vous voit. Du moins, s'il s'agit d'une espèce dont les yeux parsèment sa coquille plate.
Une équipe de scientifiques – dirigée par Rebecca Varney du Département d'écologie, d'évolution et de biologie marine (EEMB) de l'UC Santa Barbara – a découvert que certains de ces mollusques coriaces arborent les yeux les in addition récemment évolués avec une lentille. De plus, les deux sorts d'yeux trouvés dans ce groupe sont apparus lors de quatre événements distincts. Les chercheurs exposent les facteurs qui ont conduit à cet arrangement particulier dans un post publié dans la revue Science.
Les chitons sont un curieux groupe de mollusques marins. Bien que généralement hors de la vue du general public, ils ont fait la une des journaux grâce à des exploits remarquables. Par exemple, toutes les espèces recouvrent leurs dents de magnétite, un minéral de fer, ce qui en fait le matériau le plus dur créé par un organisme vivant. Et au moins une espèce utilise le bien nommé santabarbaraite, un autre minéral de fer.
Malgré la relation des chitons avec les calmars, les escargots et les pétoncles, leurs yeux ne sont pas situés sur leur corps mou. Au lieu de cela, bon nombre de leurs organes sensoriels sont directement intégrés dans leur coquille segmentée. « Je ne pense pas qu'il existe un autre animal qui intègre ses yeux dans son armure comme le fait un chiton », a déclaré le co-auteur Daniel Speiser de l'Université de Caroline du Sud. Les in addition nombreux de ces organes sont appelés esthètes, petites constructions sensorielles trouvées dans la couche la in addition externe de la coquille de tous les chitons. Les scientifiques étudient encore leur fonction, mais s’ils détectent de la lumière, ce serait à un niveau très rudimentaire.
Cela dit, chez les chitons, cette lentille est formée du minéral aragonite. En revanche, les ocelles plus petites de certains chitons fonctionnent davantage comme des pixels individuels ou comme l'œil composé d'un insecte, formant un capteur visuel réparti sur la coquille du chiton. Les chitons ajoutent ces constructions dans une nouvelle croissance au bord de la coquille.
L'auteur principal, Todd Oakley, étudie l'évolution des systèmes complexes et a utilisé les yeux de chiton comme exemple dans ses cours en tant que professeur à l'EEMB. Le co-auteur Speiser a travaillé sur les chitons dans le cadre de sa thèse de doctorat avant de rejoindre le laboratoire d'Oakley en tant que chercheur postdoctoral.
« Nous voulions savoir : existe-t-il quelque chose que nous pouvons identifier et qui guide l'évolution de ces différents groupes vers les ocelles ou vers les yeux en coquille ? » a déclaré l'auteur principal Varney, l'un des postdoctorants actuels d'Oakley.
Pour commencer, l'équipe a commencé à construire un arbre généalogique des chitons en utilisant l'ADN de spécimens conservés dans la selection mondiale de chitons du co-auteur Doug Eernisse, qui réside maintenant au Musée d'histoire naturelle de Santa Barbara. Les co-auteurs Johanna Cannon et Morris Aguilar ont développé les outils moléculaires permettant de sonder les génomes du chiton. Varney a ensuite cartographié quels groupes avaient des ocelles et lesquels avaient des yeux en coquille, ce qui a été une véritable shock.
Ce que l’équipe pensait être deux groupes développant chacun un système visuel différent a fini par previous quatre groupes, avec deux paires convergeant vers la même construction. « Nous sommes arrivés en sachant qu'il y avait deux sorts d'yeux, donc nous ne nous attendions pas à quatre origines indépendantes », a déclaré Varney. « Le fait que les chitons aient évolué quatre fois, de deux manières différentes, me semble assez étonnant. »
« Cela semblait presque trop étrange pour être vrai », a ajouté Oakley. Et les groupes qui sont parvenus à des buildings similaires n’étaient même pas ceux qui étaient les in addition étroitement liés les uns aux autres. Alors, qu’est-ce qui a pu conduire à cette curieuse configuration ?
Varney a commencé à se pencher sur les différences entre les espèces de ces groupes pour voir si elle pouvait trouver un indice sur ce qui les avait poussés vers des solutions différentes pour la même tâche. Heureusement pour elle, le nombre de fentes sur le bord de chaque section de coquille est un trait utilisé pour distinguer différentes espèces de chitons. Cette info est donc bien documentée, car elle est incluse dans chaque nouvelle description d'espèce.
Sans contexte, cela ne veut pas dire grand-selected, mais une tendance a commencé à émerger. Varney a remarqué que les chitons avec des ocelles ont de nombreuses fentes – certaines jusqu'à 20 encoches dans la partie de la tête. En revanche, les chitons qui ont développé des yeux en coquille plus grands avaient généralement approximativement huit fentes sur cette section. Mais encore une fois, remark cette variation aurait-elle pu conduire les groupes vers des variations radicalement différentes, non pas une, mais deux fois ?
Ces encoches servent de conduit aux nerfs pour passer de la coquille du chiton à son corps. Il semble donc que les espèces avec moins de fentes développent moins d’yeux en coquille, furthermore grands et as well as complexes. En revanche, ceux qui avaient plus de fentes ont pu développer des ocelles in addition nombreux, légèrement additionally petits, qui sont légèrement additionally simples. Et même si le nombre d’encoches permet de diagnostiquer l’espèce, les scientifiques ne savent pas ce qui le dicte. Ainsi, le nombre de fentes présentes lors du développement des systèmes visuels semble avoir influencé le variety de système visuel qui a évolué.
« Nous avons ici une démonstration très claire dans un système naturel que l'évolution dépend de ce qui a précédé, même si ce qui a précédé peut sembler totalement indépendant », a déclaré Oakley.
L’équipe a décidé d’aller moreover loin, en utilisant des fossiles pour calibrer l’évolution du chiton au fil du temps. Cela leur donnerait une meilleure estimation du second où les quatre groupes ont développé leur système visuel après la séparation des chitons des autres mollusques il y a approximativement 450 millions d'années.
Ils ont découvert que les yeux en coquille des chitons des Toniciinae et des Acanthopleurinae sont peut-être les yeux cristallins les plus récemment évolués, apparus au Crétacé (il y a 150 à 100 hundreds of thousands d'années). Les yeux en coquille de l'espèce non apparentée Schizochiton incisus ont évolué au Jurassique (250 à 200 Mya). Pour rappel, la plupart des autres cas d'yeux dotés de lentilles ont évolué au Cambrien, lorsque les animaux commençaient tout juste à se diviser en grands groupes. Pendant ce temps, les ocelles ont évolué dès le Trias (260 à 200 Mya) dans un groupe, et aussi tard que le Paléogène (75 à 25 Mya) dans un autre.
Si certains de ces chitons possèdent des yeux capables de previous des visuals, les scientifiques étudient encore l’étendue de leur perception visuelle. Dans un posting précédent, l'équipe de Speiser a démontré que le chiton flou antillais peut résoudre des objets et y répondre. Leurs yeux en forme de coquille envoient des informations visuelles à traiter dans une construction neuronale en forme d'anneau qui entoure tout leur corps. La façon dont les nerfs optiques se connectent à cet anneau suggère que les chitons peuvent localiser un objet en fonction de l'emplacement des yeux qui le repèrent. Speiser a découvert que les chitons peuvent résoudre les objets selon un angle d'environ six degrés. « Ainsi, même si les chitons ont une vision médiocre par rapport à la nôtre, il semble qu'ils « voient » vraiment », a-t-il déclaré.
Cette découverte confirme l’expérience des scientifiques travaillant sur le terrain avec ces chitons. « Lorsque vous collectez des chitons sur des rochers dans l'intertidal, vous devez vous faufiler sur le rocher. Parce que s'ils vous voient, ils réprimeront », a déclaré Varney. « Et vous pouvez vous asseoir là avec une lime à ongles et essayer de retirer le chiton vous perdrez. »
Speiser et ses collègues continuent d'étudier la eyesight des chitons. C'est un peu un défi. D'une part, « une vidéo d'un chiton et une photograph d'un chiton se ressemblent », a plaisanté Varney. Et lorsqu’il s’agit d’expériences, « les chitons n’ont pas vraiment de raison de coopérer avec vous, donc trouver comment demander à un chiton ce qu’il regarde est une tâche difficile ».
Les membres de l’équipe prévoient d’étudier les composants génétiques de ces types d’yeux et leur origine. Cette quête nécessitera de se concentrer sur une ou deux espèces seulement à la fois.
Nous ne savons pas toujours quel trait guidera le chemin de l’évolution. Des changements fortuits as well as précoces peuvent avoir des conséquences inattendues dans des systèmes apparemment sans rapport. « Pour étudier l'évolution dans son ensemble, vous devez, autant que achievable, étudier ces systèmes dans leur ensemble », a déclaré Varney.
