Wormenlichamen zien er misschien niet zo interessant uit. Bij nadere beschouwing kan echter ook blijken hoe sommige wormen extra aanhangsels gebruiken om als “magische tapijten” door het water te bewegen, terwijl andere hun billen losmaken om zich voort te planten. Wetenschappers hebben nu ontdekt dat een soort borstelworm is uitgerust met een complex zicht dat wordt gedomineerd door twee hele grote ogen.
De ogen van de Vanadis-borstelworm kunnen mogelijk ultraviolet (UV) licht gebruiken om te communiceren en partners en/of voedsel te vinden, wat in de natuur niet goed gedocumenteerd of bestudeerd is. Wormen behoren mogelijk ook tot de enige bekende bioluminescente dieren die UV-licht gebruiken om te gloeien. De bevindingen worden beschreven in een onderzoek dat op 8 april in het tijdschrift werd gepubliceerd Huidige biologie.
Maak kennis met Vanadis borstelwormen
De Vanadis-borstelwormen in dit onderzoek werden gevonden rond het eiland Ponza, in de Middellandse Zee ten westen van Napels, Italië. Het is een lid van de familie van borstelwormen met grote ogen, polychaeten genoemd. Ze zijn ongeveer vijftien centimeter lang en eten voornamelijk plankton, algen en delen van organisch materiaal van dode organismen. Als paar wegen de ogen van de worm ongeveer 20 keer zoveel als de rest van de kop van de worm en zien ze eruit als twee gigantische rode ballen die aan zijn lichaam zijn bevestigd. Als menselijke ogen verhoudingsgewijs groot zijn, zouden we ongeveer 220 kilogram extra moeten dragen. Omdat de wormen nachtdieren zijn en verdwijnen als de zon opkomt, vroegen wetenschappers zich af wat ze daarna met hun ogen deden en waarvoor ze dienden.
[Related: How do animals see the world?]
In het onderzoek onderzocht een team van de Universiteit van Kopenhagen in Denemarken, de Universiteit van Lund in Zweden en de Universiteit van Tuscia in Italië drie soorten borstelwormen die ze met de hand verzamelden in ondiep water. Ze brachten ze terug naar het laboratorium, waar ze hun ogen in detail analyseerden. Het team ontdekte dat de visie van Vanadis beter en geavanceerder was dan eerder werd aangenomen. Zijn ogen kunnen zeer kleine voorwerpen zien en hun beweging volgen, ondanks een eenvoudiger zenuwstelsel.
‘Geheime taal’ – voor paring
Het team probeert er nog steeds achter te komen hoe ze zo’n scherpe visie hebben ontwikkeld. De lichamen van wormen zijn transparant, behalve de ogen, die licht moeten registreren om goed te kunnen functioneren. Dit betekent dat ze niet inherent transparant kunnen zijn, dus het zichtbaar maken van hun ogen moet gepaard gaan met enkele evolutionaire compromissen. Sommige aspecten van het hebben van een transparant lichaam met zichtbare ogen moeten een evolutionair voordeel hebben gehad dat groter was dan de gevolgen.
Wat de wormen krijgen blijft deels onduidelijk omdat ze overdag niet naar buiten komen, wanneer de ogen meestal het beste werken.
“Niemand heeft de worm ooit overdag gezien, dus we weten niet waar hij zich verstopt. We kunnen dus niet uitsluiten dat zijn ogen ook overdag worden gebruikt”, zei neuroloog Anders Garm van Marine en Universiteit van Kopenhagen in een verklaring. “Wat we wel weten is dat de belangrijkste activiteiten, zoals foerageren en paren, ‘s nachts plaatsvinden. Dus dat is waarschijnlijk het moment waarop zijn ogen ertoe doen.
[Related: Microscopic worms use electricity to ride bumblebees like EVs.]
Het team denkt dat een deel van de verklaring ligt in het feit dat deze wormen andere golflengten van licht kunnen zien dan mensen. Net als veel vogels, rendieren en andere complexere organismen kunnen wormen UV-licht zien dat onzichtbaar is voor het menselijk oog. Dit zou erop kunnen wijzen dat het doel van de ogen is om bioluminescente signalen in de pikzwarte nachtmerrie waar te nemen. Bioluminescentie treedt op wanneer organismen zelf licht kunnen produceren. Gloeiwormen zijn een beroemd voorbeeld die bepaalde chemicaliën gebruiken om licht in hun lichaam te produceren.
“We hebben een theorie dat de wormen zelf bioluminescent zijn en met elkaar communiceren via licht. Als je normaal blauw of groen licht als bioluminescentie gebruikt, loop je ook het risico roofdieren aan te trekken”, aldus Garm. “Maar als de worm in plaats daarvan UV-licht gebruikt, blijft hij onzichtbaar voor dieren die niet tot zijn eigen soort behoren. Daarom is onze hypothese dat ze een scherp UV-zicht ontwikkelden om een geheime taal te hebben met betrekking tot paring.”
Wormen moeten mogelijk ook uitkijken naar UV-bioluminescerende prooien. Ongeacht waarvoor het wordt gebruikt, zou de Vanadis-worm het eerste dier kunnen worden waarvan is aangetoond dat het op natuurlijke wijze UV-bioluminescentie genereert voor communicatie, aldus Garm.
Roboticaonderzoek en het evolutiedebat
Het team begon samen te werken met robotica-onderzoekers van de Universiteit van Zuid-Denemarken om te onderzoeken hoe ze het mechanisme achter deze ogen beter konden begrijpen om het in technologie te vertalen.
“Samen met robotica-onderzoekers proberen we te begrijpen hoe dieren met zulke eenvoudige hersenen alle informatie kunnen verwerken die zulke grote ogen waarschijnlijk kunnen verzamelen,” zei Garm. ‘Dit suggereert dat er superslimme manieren zijn om informatie in hun zenuwstelsel te verwerken. En als we deze mechanismen wiskundig kunnen ontdekken, kunnen ze worden geïntegreerd in computerchips en worden gebruikt om robots te besturen.”
Naast robotica zouden hun ogen ook kunnen helpen bij het oplossen van het moeilijke debat rond de evolutietheorie. Zijn ogen slechts één keer geëvolueerd in elke vorm die we vandaag de dag kennen, of zijn ze verschillende keren in de evolutionaire geschiedenis verschenen?
Vanadis heeft ogen die relatief eenvoudig gebouwd zijn, maar over zeer geavanceerde functies beschikken. Ze evolueerden gelijktijdig in slechts een paar miljoen jaar – een relatief korte tijdsperiode in evolutionaire termen. Deze wormogen evolueerden waarschijnlijk onafhankelijk van complexere ogen zoals mensen, en zouden kunnen helpen bewijzen dat de ontwikkeling van het gezichtsvermogen in relatief korte tijd mogelijk was.