Jak chameleoni vidí svět

Oči chameleonů ¹⁾ jsou pozoruhodným optickým nástrojem, který má zřejmě mnoho unikátních prvků. To je známo již dosti dlouho a snad každý, kdo někdy tyto lesní “příšerky″ spatřil, povšiml si alespoň nezávislého pohybu očí. Jedno chameleoní oko se může v určitém okamžiku dívat někam úplně jinam a na něco úplně jiného než druhé oko. Zdůrazňuje to i neobyčejná pohyblivost očí, které se mohou otáčet ve všech směrech v úhlu ± 180°. Chameleon se tedy nemusí ani pohnout, aby shlédl celý svět kolem sebe.

Zřejmě právě za tímto účelem jsou oči chameleonů nápadně “vystrčené″ ven z hlavy. Podobají se ostřelovací vížce nějakého obrněného vozidla, která otáčí svou hlavní do všech stran. Tomu je podřízena i stavba oka, která sice vychází v základních rysech z obecné stavby oka obratlovců, ale v mnohém je modifikována. Téměř celou vnější část oka přerůstají víčka, jen na samém vrcholu ve středu rohovky zůstává malý otvor, kterým chameleonův mozek přijímá obraz okolního světa.

Ze způsobu života chameleonů lze rychle usoudit, že dobrý zrak je pro ně životní nutností. Zachycení kořisti vystřelovacím jazykem klade neobvykle vysoké nároky na přesnost optické soustavy. V této souvislosti zřejmě nikoho dlouho nenapadlo ptát se, jak chameleoni vlastně odhadují vzdálenosti (např. právě ke své kořisti). Vždyť u obratlovců je prostorové vidění, a tedy i s ním spojené odhadování vzdálenosti, vázáno právě na párovité uspořádání optického aparátu, na tzv. binokulární vidění, kdy v jednom okamžiku hledí obě oči do téhož místa, každé však přeci jen z trochu jiného úhlu. “Spojení″ obou pohledů v mozku poskytuje informaci o prostorovém uspořádání spatřených předmětů ²⁾ . Chameleoni však hledí každým okem někam jinam. Jak tedy mohou skládat rozdílné obrazy téhož? A jestliže tak nečiní, jak zjistí, kde přesně je jejich oblíbená lahůdka?

Protože bylo již dlouho známo, že krátce před “vystřelením″ jazyka fixuje chameleon kořist oběma očima, domnívali se mnozí badatelé, že chameleon přeci jen využívá binokulární vidění – alespoň v určitých okamžicích svého života. Nedávno se však ukázalo, že vše je úplně jinak. Chameleoni využívají úplně jiný princip, který si snadno může představit ten, kdo používá jednookou zrcadlovku (a není tak zámožný, aby si pořídil autofocus). V takovém případě totiž ví, že stačí podívat se do hledáčku, pootočit ostřicím kroužkem objektivu tak, aby obraz nebyl rozmazán, a vzdálenost objektu si lze přečíst na stupnici kroužku.

Dokázat, že chameleoni určují vzdálenost na základě zaostřování, je celkem jednoduché. Umístíme­li chameleonovi před oko optický hranol, který láme světlo a mění tak úhel pohledu, zvíře se při lovu nesplete. Naopak dioptrické brýle před očima ho zmatou a jen výjimečně se “trefí″, protože je nuceno zaostřovat jinak než bez brýlí.

Chameleonův mozek tedy nevytváří prostorový vjem porovnáním nepatrně odlišných pohledů dvou očí jako to činí např. člověk (naopak je schopen vidět jedním okem věci z různých úhlů – o tom až dále). Třetí rozměr obrazu čili vzdálenost předmětů určuje z napětí čočky, která řídí zaostřování, akomodaci. Schopnost hledět každým okem na jinou stranu nebrání tedy chameleonům v prostorové orientaci.

K dostatečné přesnosti odhadu vzdálenosti je nutné, aby byl obraz na sítnici co největší. A skutečně, M. Ott a F. Schaeffel při svých měřeních zjistili, že obraz na sítnici chameleonů je výrazně větší než u jiných obratlovců srovnatelné velikosti. Měřili také akomodaci oka u chameleona druhu Chamaeleo dilepis a objevili, že zaostřování je velmi rychlé (60 dioptrií/s) a probíhá v neobyčejném rozsahu více než 45 dioptrií).

Pro názornost je možné celou situaci zjednodušit a přirovnat sítnici oka k obrazovce. V obou “zařízeních″ je obraz rozkládán na jednotlivé body, které ve výsledném efektu poskytují celistvý obraz (alespoň pro naše oči celistvý). U monitoru je bodem světelný paprsek v místě dopadu na stínítko orazovky, u sítnice je základním bodem obrazu světločivná buňka neboli fotoreceptor. Čím více je na určité ploše bodů a čím jsou menší, tím je obraz ostřejší. U každého systému má však velikost bodu svou mez, pod kterou nelze jít. U obrazovky je dána velikostí bodu, který na stínítku vznikne dopadem světelného paprsku, u sítnice velikostí fotoreceptoru. Nejmenší vzdálenost fotoreceptorů na sítnici nemůže klesnou pod 1,6 m.

Jedinou další možností jak obraz ještě víc vylepšit je zvětšit jeho plochu. Zvětšený obraz na sítnici ale znamená negativní lom světla na čočce ³⁾ . Něčeho takového může oko dosáhnout dvěma způsoby. Jedním vysvětlením je, že čočka má nižší index lomu než tekutina oka. Něčeho takového však nemůže buněčná hmota dosáhnout, a proto zbývá jediné vysvětlení – čočka v oku chameleona je konkávní (přesněji bikonkávní), jde o rozptylku. To však bylo nutné dokázat. Vždyť doposud všechny známé obratlovčí čočky byly konvexní (přesněji bikonvexní), čili spojky. Stanovení optické hodnoty čočky v oku chameleona však naráží na jisté překážky. Optický aparát oka je totiž složitější, než se na první pohled zdá, neboť na úpravách procházejícího světla se podílí také rohovka, která vlastně funguje jako druhá čočka (čočka v optickém a nikoliv biologickém slova smyslu). M. Ott a F. Schaeffel proto umístili přední část oka (čočku s rohovkou) do nádoby s fyziologickým roztokem. Ten má index lomu stejný jako rohovka, jejíž vliv na procházející světlo je tak odstraněn. Čočkou pak nechali procházet paprsek helio-neonového laseru. K jeho zaostření za čočkou nedošlo. Naproti tomu optický aparát kuřete zaostřil za stejných podmínek paprsek asi ve vzdálenosti 39 mm za čočkou (viz obr. 3).

Čočka takového typu zatím nebyla u obratlovců objevena. Evoluční důvody pro její vznik mohou být dva. Jednak může takto uspořádaný optický aparát zvyšovat rozsah akomodace a jednak může maximalizovat relativní velikost obrazu na sítnici. U chameleonů se obě příčiny zřejmě spojují, i když, jak se alespoň nyní zdá, převažuje druhá. To byl také důvod, proč začali badatelé porovnávat velikost obrazu na sítnici u různých druhů obratlovců. Ukázalo se, že u chameleonů je retinální obraz o 15 % větší než u kuřete, ale pouze ve středu vizuálního pole. Směrem vně ze středu rozdíl klesá a zhruba 40° od centra se stírá docela.

Optickou soustavu chameleona lze tedy přirovnat k teleobjektivu, ale k teleobjektivu zvláštnímu, protože zvětšuje obraz jen v blízkém okolí optické osy. Další výhodou takového uspořádání, které by také docela dobře mohlo být třetí příčinou vzniku čočky s negativním lomem světla, je i to, že se tzv. uzlový bod oka posouvá kamsi mezi rohovku a čočku. V lidském oku je uzlový bod totožný se středem rotace oka. Důsledkem toho zůstávají předměty stále v přímé linii, i když otáčíme okem. Jinými slovy, dvě věci stojící za sebou vidíme v zákrytu, ať otáčíme okem v kterémkoliv směru. Ne tak u chameleonů, kteří mají uzlový bod výrazně posunutý směrem k čočce. Při pootočení chameleoního oka se předměty původně v jedné linii odchýlí (viz obr. 1). To je zvláště výhodné pro zvíře, které maskováno v klidu a tichosti propátrává jedním okem své okolí. Malé přemístění obrazu při pohybu okem umožní rozlišit např. listy v různé vzdálenosti. Může se dokonce stát, že kořist zůstává při přímém pohledu skryta pod listem, a teprve když chameleon otočí okem a pohlédne jinam, spatří “koutkem oka″ pamlsek. Jinými slovy se také dá říci, že rychlost relativního pohybu předmětů při pootočení oka je zavislá na vzdálenosti od oka.

Zdá se, že zrak chameleonů je obdivuhodně odlišný od toho, jak svět vnímá opticky člověk. Je možné si vůbec představit, jak chameleon vidí věci okolo sebe? Zřejmě jen stěží. Je totiž nutné vzít v úvahu, že chameleon vidí ze stejného místa dva předměty chvíli za sebou (v zákrytu), chvíli vedle sebe; že některé věci v optickém poli vnímá zvětšené, jiné (v periferním vidění) v přirozené velikosti; každým okem však sleduje něco jiného, často v úplně jiném směru; přitom vidí vše velmi ostře s nejmenšími detaily, dokáže rychle zaostřovat a může proto vnímat mnoho věcí v rychlém sledu. Snad jen ti, kteří umějí “šilhat″, mají větší představu o rychlém přemisťování obrazů při změně polohy očních bulev.

A do jakého obrazu se takový “galimatyáš″ skládá v mozku chameleona, o tom si snad můžeme nechat už jenom zdát. Jakákoli představa je tu zřejmě nemožná. Asi stejně jako je nemožné představit si, jak “vidí″ netopýr můru ušima.