De betoverende, onafhankelijk bewegende ogen van de kameleon hebben wetenschappers sinds de oud-Griekse tijden gefascineerd en verbijsterd. Na duizenden jaren van speculatie en onderzoek heeft de moderne beeldtechnologie eindelijk het geheim onthuld achter hun bijna 360 graden zicht en het vermogen om in twee richtingen tegelijk te kijken: achter elk uitpuilend oog bevindt zich een unieke lange, spiraalvormige oogzenuw die nog nooit bij andere hagedissen is gevonden.

"De ogen van kameleons zijn als bewakingscamera's die in alle richtingen kunnen bewegen", zegt Juan Daza, universitair hoofddocent aan de Sam Houston State University en auteur van de nieuwste studie. "Als ze naar een prooi zoeken, kunnen hun ogen onafhankelijk werken. Zodra het doelwit is gevonden, zullen de twee ogen samenwerken om in dezelfde richting te wijzen om de locatie van de tong te berekenen."

Hoewel de snelle en behendige blik van de kameleon gemakkelijk te detecteren is, is zijn innerlijke werking lange tijd een mysterie geweest. In 2017 observeerde Edward Stanley, directeur van het Digital Imaging Laboratory van het Florida Museum of Natural History, via CT-scans in het Dasa-laboratorium een ​​ongebruikelijke spiraalstructuur in de oogzenuw van de Brookesia minima, die hij nog nooit eerder was tegengekomen.

Beide onderzoekers waren aanvankelijk sceptisch. Omdat kameleons zo vaak zijn ontleed en bestudeerd, was het moeilijk voor hen te geloven dat zij de eersten zouden zijn die deze verborgen eigenschap zouden ontdekken. "Ik was verrast door de structuur zelf, en nog meer verrast dat niemand het eerder had opgemerkt", zei Daza. "Kameleons zijn uitgebreid bestudeerd en hebben een lange geschiedenis van gerelateerd anatomisch onderzoek."

Kameleons, die Afrika, Europa en Azië omspannen, hebben unieke aanpassingen ontwikkeld om in bomen te leven. Hun staarten kunnen takken als handen vastgrijpen, en hun ledematen zijn zo behendig als handschoenen, waardoor ze langzaam over de boomtoppen kunnen bewegen. Kameleons staan ​​niet bekend om hun snelheid, maar ze hebben een krachtige veertong die in slechts 0,01 seconde vanuit stilstand naar 100 kilometer per uur kan accelereren. De tong kan twee keer zo lang zijn als hun lichaam, waardoor insecten vrijwel onmiddellijk worden gevangen.

De unieke vorm en spiraalvormige staart van de kameleon zijn ook duidelijk zichtbaar in oude Egyptische rotstekeningen. Het onderzoeksteam was van mening dat er in verschillende documenten relevante beschrijvingen te vinden waren. Daarom doorzochten ze uitgebreid oude documenten en vroegen taalexperts deze te vertalen in het Frans, Italiaans en Latijn.

Tweeduizend jaar geleden geloofde de Griekse filosoof Aristoteles ten onrechte dat kameleons geen oogzenuw hadden en dat hun ogen rechtstreeks verbonden waren met de hersenen, waardoor ze onafhankelijk konden bewegen. De 17e-eeuwse Romeinse arts Domenico Panaroli geloofde dat kameleons oogzenuwen hadden, maar ze waren niet gekruist zoals andere dieren. Daarom theoretiseerde hij dat kameleonogen vrij konden bewegen. Newton noemde kameleons ook vele malen in zijn boek "Optiks" en nam de theorie van Panaroli over. In 1669 tekende de Franse anatoom Claude Perrault een nauwkeurig beeld van de kruising van de oogzenuw en die zich vervolgens in een rechte lijn uitstrekte. Helaas werd dit destijds door iedereen genegeerd.

In 1842 toonde John Fisher ook een deel van de spiraalstructuur in zijn studie van hagedishersenen en zenuwen, maar dit kwam niet volledig tot uiting in het diagram en werd niet in detail beschreven. In 2015 beschreef Lev-Ari Thidar, een masterstudent aan de Universiteit van Haifa, de C-vormige structuur van de oogzenuw van de kameleon in zijn artikel, waaruit bleek dat de wetenschappelijke gemeenschap voorheen niet in staat was geweest dit geheim volledig te onthullen.

Waarom zijn wetenschappers er zo lang niet in geslaagd de ware vorm van de oogzenuw van de kameleon te ontdekken? De sleutel ligt in CT-scans en open data. Traditionele dissectiemethoden vernietigen of verplaatsen vaak de oogzenuw, waardoor het moeilijk wordt om de structuur te visualiseren. Geavanceerde röntgen-CT-technologie is nu overal beschikbaar, waardoor wetenschappers de interne structuur van specimens rechtstreeks kunnen observeren zonder deze te beschadigen.

Met behulp van het oVert (openVertebrate) digitale 3D-dataplatform voor gewervelde dieren analyseerde het onderzoeksteam meer dan 30 soorten hagedissen en slangen, waaronder 3 soorten kameleons, en vergeleek hun oogzenuwmorfologie. Als gevolg hiervan hebben alle kameleons aanzienlijk langere, meer ingewikkelde oogzenuwen.

Uit verder onderzoek is ook gebleken dat deze unieke structuur zich geleidelijk vormt tijdens de embryonale ontwikkeling van kameleons. De oogzenuw is in het vroegste stadium recht en wordt geleidelijk langer en spiraalvormig voordat hij uitkomt. Bij het uitkomen kunnen de ogen vrij bewegen.

Op evolutionair niveau op de lange termijn is het moeilijk om het specifieke tijdstip te bepalen waarop dit kenmerk voor het eerst bij kameleons verscheen. De vroegste kameleonfossielen dateren van 16 miljoen tot 23 miljoen jaar geleden, en veel boomkenmerken zijn geëvolueerd. De nieuwe bevindingen helpen wetenschappers te speculeren over waarom deze structuur is geëvolueerd.

Dieren met grote ogen hebben meestal twee manieren om hun gezichtsveld uit te breiden: door hun nek te draaien of door hun ogen te draaien. Uilen en maki's vallen in de eerste categorie, terwijl dieren zoals mensen rekbare oogzenuwen hebben ontwikkeld. Knaagdieren hebben ook golvende zenuwvezels die de flexibiliteit bevorderen.

Aangezien kameleons een beperkte nekbeweging hebben, is de convolutie van de oogzenuw waarschijnlijk een poging om de fysieke stress van grote oogbewegingen te verlichten. Dit is een zeldzame evolutie, vergelijkbaar met de neurale vorm van de steeloogvlieg. Daza zei levendig: ‘Net als de draden van een oude telefoon waren ze oorspronkelijk in een rechte lijn met elkaar verbonden. Later heeft iemand een spiraalvormige structuur uitgevonden om beweging te vergemakkelijken. Hetzelfde geldt voor het visuele mechanisme van de kameleon, dat zenuwspoelen gebruikt om de bewegingsruimte van de oogbollen te vergroten.’

Wetenschappers zeggen dat de dierenwereld, ondanks duizenden jaren van observatie en onderzoek, nog steeds veel mysteries te beantwoorden heeft. In de toekomst zullen ze ook onderzoeken of andere boomhagedissen vergelijkbare evolutionaire structuren hebben.

"Wetenschappelijke reuzen zoals Newton en Aristoteles hebben natuurhistorische wetenschappers eeuwenlang geïnspireerd", zei Stanley. "We zijn blij dat we een nieuwe stap kunnen zetten in het begrijpen van de vreemde structuur van kameleons."

Samengesteld uit /ScitechDaily