วิวัฒน์แห่งดวงตา - National Geographic Thailand

วิวัฒน์แห่งดวงตา

เรื่อง เอด ยอง
ภาพถ่าย เดวิด ลิตต์ชวาเกอร์

หากลองถามใครต่อใครว่า ดวงตาสัตว์มีไว้ทำอะไร พวกเขาจะตอบคุณว่า  ก็เหมือนดวงตาคนนั่นแหละ แต่นั่นไม่จริงแม้แต่น้อย

ในห้องปฏิบัติการที่มหาวิทยาลัยลุนด์ ประเทศสวีเดน แดน-เอริก นิลส์สัน กำลังพินิจพิจารณาดวงตาของแมงกะพรุนกล่อง  ดวงตาสองดวงของนิลส์สันเองมีสีน้ำเงินสดใสและหันไปทางด้านหน้า แต่แมงกะพรุนกล่องมีดวงตาสีน้ำตาลเข้ม 24 ดวงกระจุกอยู่รวมกันเป็นกลุ่มสี่กลุ่มเรียกว่า โรเพเลียม (rhopalium) นิลส์สันให้ผมดูแบบจำลองของโรเพเลียมในห้องทำงาน  มันดูเหมือนลูกกอล์ฟที่มีเนื้องอกและยึดติดอยู่กับก้านที่ยืดหยุ่นได้ฝังอยู่ในตัวแมงกะพรุน

“ตอนเห็นมันครั้งแรก ผมไม่เชื่อสายตาตัวเองเลยครับ ดูประหลาดมาก” นิลส์สันบอก

ดวงตาสี่ดวงจากหกดวงในแต่ละโรเพเลียมเป็นตัวรับแสงอย่างง่ายที่มีลักษณะเป็นช่องและหลุม แต่ดวงตาอีกสองดวงมีลักษณะซับซ้อนอย่างน่าประหลาด เหมือนดวงตาของนิลส์สัน กล่าวคือ มีเลนส์สำหรับรวมแสงและมองเห็นภาพได้ แม้ภาพที่เห็นจะมีความคมชัดต่ำก็ตาม

นอกจากใช้มองสิ่งๆต่างๆแล้ว  นิลส์สันยังใช้ดวงตาของเขารวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับความหลากหลายในการมองเห็นของสัตว์  แล้วแมงกะพรุนกล่องล่ะ  มันเป็นสัตว์ที่มีโครงสร้างเรียบง่ายที่สุดจำพวกหนึ่งในอาณาจักรสัตว์ ลำตัวเป็นเพียงก้อนวุ้นที่ยืดหดเป็นจังหวะคล้ายหัวใจเต้นตุ้บๆ และมีมัดหนวดที่เต็มไปด้วยเข็มพิษสี่มัดห้อยลงมา  แมงกะพรุนกล่องไม่มีแม้กระทั่งสมองที่สมบูรณ์  คงมีเพียงเซลล์ประสาทเรียงเป็นวงแหวนอยู่รอบลำตัวรูประฆัง  แล้วมันจะต้องการข้อมูลอะไรกันเล่า

เมื่อปี 2007 นิลส์สันและคณะแสดงให้เห็นว่า แมงกะพรุนกล่องชนิด Tripedalia cystophora ใช้ดวงตามีเลนส์ที่อยู่ด้านล่างมองสิ่งกีดขวางที่เข้ามาหา เช่น รากของพืชชายเลนในบริเวณที่มันว่ายน้ำอยู่  พวกเขาใช้เวลาอีกสี่ปีจึงค้นพบว่า ดวงตามีเลนส์ที่อยู่ด้านบนทำหน้าที่อะไร  เบาะแสสำคัญชิ้นแรกได้จากก้อนถ่วงน้ำหนักที่ลอยอย่างอิสระตรงฐานของโรเพเลียม ซึ่งมีไว้เพื่อให้ดวงตาด้านบนมองขึ้นด้านบนอยู่เสมอ ถ้าตาดวงนี้เห็นเงามืด แมงกะพรุนจะรู้ว่า มันกำลังว่ายอยู่ใต้ร่มเงาพืชชายเลนที่มันสามารถหาครัสเตเชียนตัวเล็กตัวน้อยเป็นอาหารได้  หากเห็นแต่แสงสว่างจ้า แสดงว่ามันพลัดออกไปยังน่านน้ำเปิดและเสี่ยงต่อการอดตาย  เมื่อมีดวงตาช่วยให้มองเห็น ก้อนวุ้นไร้สมองก้อนนี้ก็สามารถหาอาหาร หลบหลีกสิ่งกีดขวาง และมีชีวิตอยู่รอดได้

ดวงตาของแมงกะพรุนกล่องเป็นส่วนหนึ่งของความหลากหลายแทบไม่รู้จบของดวงตาในอาณาจักรสัตว์  สัตว์บางชนิดมองเห็นเพียงสีดำและสีขาว  บางชนิดเห็นสีรุ้งครบทุกสีและยังเห็นแสงที่ดวงตาของเรามองไม่เห็นบางชนิดทำไม่ได้แม้กระทั่งเห็นหรือรับรู้ทิศทางที่แสงส่องเข้ามา บางชนิดมองเห็นเหยื่อที่กำลังวิ่งห่างออกไปหลายกิโลเมตร  ดวงตาขนาดเล็กที่สุดในอาณาจักสัตว์ที่อยู่บนหัวแตนเบียนมีขนาดแทบไม่ใหญ่ไปกว่าตัวอะมีบา  ขณะที่ดวงตาขนาดใหญ่ที่สุดมีขนาดเท่าจานข้าว  และเป็นของหมึกกล้วยยักษ์สองชนิด  ดวงตาของหมึกดังกล่าวทำงานเหมือนกล้องถ่ายรูปเช่นเดียวกับดวงตาของเรา โดยมีเลนส์เดี่ยวรวมแสงไปยังจอตา (retina) ชิ้นเดียว ซึ่งเต็มไปด้วยตัวรับแสง (photoreceptor) หรือเซลล์ที่ดูดซับโฟตอน (photon) แล้วเปลี่ยนพลังงานของโฟตอนเป็นสัญญาณไฟฟ้า  ในทางกลับกัน ตาประกอบ (compound eye) ของแมลงวันแบ่งแสงที่เข้ามาด้วยตาดวงเล็กๆแยกจากกันนับพันดวงแต่ละดวงมีเลนส์และตัวรับแสงของตัวเอง  ดวงตาของมนุษย์ แมลงวัน และหมึกกล้วยติดเป็นคู่อยู่บนหัวของเจ้าตัว  แต่หอยเชลล์อ่าวมีดวงตาเรียงเป็นแถวตามขอบเนื้อเยื่อแมนเทิล  ดาวทะเลมีดวงตาบนปลายแขน ส่วนร่างกายของเม่นทะเลสีม่วงทำหน้าที่เป็นดวงตาขนาดใหญ่ดวงเดียว

ในแง่หนึ่ง  ความหลากหลายเช่นนี้น่าพิศวง  ดวงตาทุกประเภทล้วนตรวจจับแสง และแสงก็ประพฤติตัวในลักษณะที่คาดเดาได้   ทว่าแสงมีประโยชน์ใช้สอยสารพัด  แสงช่วยให้รู้เวลาของวัน ความลึกของน้ำ และการมีร่มเงา  แสงสะท้อนจากตัวศัตรู  คู่สืบพันธุ์ และที่พักพิง  แมงกะพรุนกล่องใช้แสงค้นหาแหล่งหากินที่ปลอดภัย  มนุษย์เราใช้แสงสำรวจภูมิทัศน์  อ่านหรือตีความสีหน้า และอ่านถ้อยคำในบทความนี้  หน้าที่อันหลากหลายของดวงตาถูกจำกัดโดยความสมบูรณ์ของธรรมชาติเท่านั้น  เพื่อไขข้อข้องใจว่า ดวงตาวิวัฒน์ขึ้นมาได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องทำมากกว่าการวิเคราะห์โครงสร้างของดวงตา  พวกเขาต้องทำสิ่งที่นิลส์สันทำกับแมงกะพรุนกล่อง นั่นคือ การทำความเข้าใจวิธีที่สัตว์ใช้ดวงตาของพวกมัน

เรื่องแนะนำ

พลังงานของประชาชน

เรื่อง ไมเคิล เอดิสัน เฮย์เดน ภาพถ่าย รูเบน ซัลกาโด เอสกูเดโร ประศานต์ มัณฑ์ล กดปุ่มเปิดโคมไฟแอลอีดีขนาดเท่าห่อขนมในกระท่อมที่เขาอยู่กับภรรยาและลูกสี่คน ทันใดนั้นแสงเรื่อเรืองสีเหลืองสดและสีฟ้าน้ำทะเลที่สะท้อนออกมาจากแผ่นผ้าใบมุงหลังคาและฝาผนังของครอบครัวก็อาบพื้นที่แคบๆที่พวกเขาใช้ซุกหัวนอน  มัณฑ์ลวัย 42 ปีชี้นิ้วไปตามสมบัติซึ่งมีอยู่เพียงไม่กี่ชิ้นภายในบ้าน  เขาปิดชุดผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ให้แสงสว่าง  ถอดปลั๊กออกทีละชิ้น  และหอบไปยังเต็นท์ซึ่งอยู่ห่างออกไปราว 18 เมตร ที่นั่นเขาเป็นคนขายชา หรือไจวัลลาห์ ให้คนที่เดินผ่านไปมาบนถนนอันเงียบเหงาของเมืองมโธตันทะ  เมืองที่แวดล้อมไปด้วย ผืนป่าใกล้พรมแดนด้านเหนือของอินเดีย “ชีวิตผมมันเศร้าครับ แต่ผมตั้งใจจะอยู่รอดให้ได้” มัณฑ์ลบอก “และแสงจากพลังงานแสงอาทิตย์นี่แหละที่ช่วยให้ผมเปิดร้านตอนกลางคืนได้” มัณฑ์ลผู้สร้างบ้านอย่างผิดกฎหมายบนที่ดินสาธารณะ เป็นเพียงฟันเฟืองตัวเล็กๆของเครื่องจักรทางเศรษฐกิจใหม่ที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว  เป็นเครื่องจักรที่มีหลายร้อยบริษัททำงานเชิงรุกเต็มที่ในการขายเครื่องผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กให้ลูกค้าที่อยู่นอกโครงข่ายไฟฟ้าในประเทศกำลังพัฒนา ประมาณการว่ามีผู้คนราว 1,100 ล้านคนในโลกที่อยู่โดยไม่มีไฟฟ้าใช้ และเกือบหนึ่งในสี่อยู่ในประเทศอินเดียที่ซึ่งคนอย่างมัณฑ์ลถูกบีบให้ต้องพึ่งพาน้ำมันก๊าดและแบตเตอรี่ลูกใหญ่เทอะทะที่มีน้ำกรดรั่วซึมออกมา ชุดผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ของมัณฑ์ลที่ให้พลังงานแก่โคมไฟแอลอีดีสองดวงและพัดลมหนึ่งเครื่องนี้ได้พลังงานจากแผงเซลล์สุริยะขนาด 40 วัตต์  การทำงานเริ่มจากดวงอาทิตย์สาดแสงลงมายังแผง และชาร์จพลังงานเข้าเครื่องชาร์จประจุขนาดเล็กสีส้มครั้งละราวสิบชั่วโมง  มัณฑ์ลเช่าชุดผลิตไฟฟ้านี้จากซิมปาเน็ตเวิร์กส์ (Simpa Networks) ซึ่งเสนอขายแผนสมาชิกที่ออกแบบให้เหมาะกับงบของลูกค้าผู้มีรายได้น้อย ถึงกระนั้น เงินราวๆ 35 เซ็นต์ต่อวันก็ถือเป็นค่าใช้จ่ายก้อนโตสำหรับมัณฑ์ลผู้หาเลี้ยงครอบครัวด้วยเงินไม่ถึงสองดอลลาร์สหรัฐต่อวัน แต่ถึงอย่างนั้น มัณฑ์ลกลับบอกว่า การจ่ายเงินร้อยละ 20 ของรายได้เพื่อแลกกับบริการของซิมปาก็ยังดีกว่าการใช้ชีวิตส่วนใหญ่อยู่ท่ามกลางความมืด  เขาบอกว่า “ผมใช้เงินมากขนาดนี้ในการชาร์จไฟแบตเตอรี่มาก่อนหน้านี้แล้วครับ […]

มนตราแห่งนครที่สาบสูญ

เรื่อง ดักลาส เพรสตัน ภาพถ่าย เดฟ โยเดอร์ วันที่ 18 กุมภาพันธ์ ปี 2015 เฮลิคอปเตอร์ทหารลำหนึ่งทะยานขึ้นจากลานบินใกล้เมืองกาตากามัส ประเทศฮอนดูรัส บ่ายหน้าไปทางเทือกเขาลามอสกีเตีย เบื้องล่าง เรือกสวนไร่นาค่อยๆแปรเปลี่ยนเป็นลาดเนินสูงชันอาบแสงอาทิตย์ บ้างปกคลุมด้วยป่าดิบชื้น  บ้างถูกแผ้วถางเป็นฟาร์มปศุสัตว์  นักบินมุ่งหน้าไปยังช่องเขาเล็กๆรูปตัววี (V) ฝูงนกยางบินอยู่เบื้องล่าง  ยอดไม้สั่นไหวจากการเคลื่อนไหวของฝูงวานรที่มองไม่เห็นตัว  ที่นี่ไม่มีร่องรอยกิจกรรมใดๆของมนุษย์ นักบินบังคับเครื่องให้โฉบลงด้านข้างก่อนจะลดระดับลง  เป้าหมายคือพื้นที่โล่งริมฝั่งแม่น้ำ ในกลุ่มผู้ที่ก้าวลงมาจากเฮลิคอปเตอร์มีนักโบราณคดีคนหนึ่งชื่อ คริส ฟิชเชอร์ หุบเขาแห่งนี้อยู่ในภูมิภาคซึ่งเล่าลือกันมาช้านานว่าเป็นที่ตั้งของเมือง “ซิวดัดบลังกา” (Ciudad Blanca) มหานครในตำนานที่สร้างด้วยศิลาสีขาว หรือที่รู้จักกันในอีกชื่อว่า นครสาบสูญแห่งวานรเทพ  ฟิชเชอร์ไม่เชื่อตำนานเหล่านั้น แต่เชื่อว่าในหุบเขาที่เขาและเพื่อนร่วมงาน เรียกกันง่ายๆว่า ที1 (T1) นี้มีซากปรักนครสาบสูญของจริงซึ่งถูกทิ้งร้างมาอย่างน้อยครึ่งสหัสวรรษ จะว่าไปแล้ว นี่เป็นเรื่องที่เขาแน่ใจด้วยซ้ำ ในการเดินทางครั้งนี้ ทีมสำรวจใช้เทคนิคที่เรียกว่าไลดาร์ [lidar ย่อมาจาก light detection and ranging หรือการตรวจหาและวัดระยะทางด้วยแสง] เทคนิคนี้ใช้ทำแผนที่นครการากอลของชาวมายาในประเทศเบลีซ ไลดาร์ทำงานด้วยการสะท้อนลำแสงเลเซอร์อินฟราเรดนับแสนๆลำกลับขึ้นมาจากป่าดิบชื้นเบื้องล่าง และบันทึกตำแหน่งของจุดการสะท้อนแสงในแต่ละครั้ง […]

จับชีพจรแห่งปฐพี

เรื่อง ปีเตอร์ มิลเลอร์ แค่ภาพจากหน้าต่างก็แย่พอแล้ว ขณะเครื่องบินวิจัยของเขาบินผ่านแนวป่าสนซีคัวยายักษ์ในแคลิฟอร์เนีย เกรก แอสเนอร์ มองเห็นความเสียหายที่เกิดจากภัยแล้งยาวนานสี่ปี แต่เมื่อผละจากหน้าต่างไปดูจอภาพในห้องปฏิบัติการลอยฟ้า สิ่งที่เห็นยิ่งน่าตกใจกว่า หลายจุดในป่าเป็นสีแดง “แสดงถึงความเครียดขั้นรุนแรงครับ” เขาว่า ภาพดิจิทัลเหล่านี้มาจากระบบกราดตรวจสามมิติ (3-D Scanning System) ที่แอสเนอร์ นักนิเวศวิทยาสังกัดสถาบันคาร์เนกีเพื่อวิทยาศาสตร์ (Carnegie Institution for Science) เพิ่งติดตั้งในเครื่องบินใบพัดของเขา  ระบบจะกราดแสงเลเซอร์สองลำไปยังหมู่ไม้ ขณะที่กล้องสเปกโทรมิเตอร์คู่สร้างโดยห้องปฏิบัติการไอพ่นหรือเจพีแอล (Jet Propulsion Laboratory: JPL) ขององค์การนาซา ซึ่งคอยบันทึกแสงแดดหลายร้อยความยาวคลื่น ตั้งแต่ย่านที่ตาเห็นถึงแสงอินฟราเรดที่สะท้อนขึ้นมาจะเผยรายละเอียดองค์ประกอบทางเคมีของต้นไม้ถึงขนาดที่สามารถระบุชนิดของต้นไม้แต่ละต้น และแม้กระทั่งบอกได้ว่าไม้ต้นไหนดูดซึมน้ำไว้เท่าใด อันเป็นเครื่องบ่งชี้ถึงสุขภาพ จากแผนสีที่เขาเลือกใช้วันนั้นแสดงว่า ต้นไม้ที่ขาดน้ำจะเห็นเป็นสีแดงสด ภาพอาจดูน่ากลัว แต่นี่คือแนวทางใหม่สำหรับการมองโลก “ระบบนี้ผลิตแผนที่ซึ่งบอกเราเกี่ยวกับระบบนิเวศได้ภายในการบินผ่านเที่ยวเดียว มากกว่าที่การทำงานภาคพื้นดินทั้งชีวิตอาจจะสร้างได้นะครับ” แอสเนอร์เขียนในภายหลัง และหอสังเกตการณ์ลอยฟ้าคาร์เนกีของเขาก็เป็นเพียงแนวหน้าของกระแสที่กำลังมาแรงเท่านั้น เทคโนโลยีเซนเซอร์ที่ล้ำยุคเป็นเครื่องมือที่ดีขึ้นเรื่อยๆในการติดตามสัญญาณชีพของโลก เมื่อปี 2014 ต่อต้นปี 2015 องค์การนาซาส่งภารกิจสำคัญห้าภารกิจขึ้นสู่อวกาศเพื่อเฝ้าติดตามและสังเกตการณ์โลก (สองภารกิจคือการติดตั้งอุปกรณ์ใหม่บนสถานีอวกาศ) ทำให้จำนวนรวมกลายเป็น 19 ภารกิจ  องค์การอวกาศจากบราซิล จีน […]

กว่าจะเป็นชายชาตรี

เรื่อง ชิป บราวน์ ภาพถ่าย พีต มุลเลอร์ นัดหมายลงมีดของแชดแร็ก ไนออนกีซา กำหนดไว้เป็นเวลาหลังฟ้าสางเล็กน้อย ตั้งแต่เช้าวานนี้แล้วที่เด็กชายวัย 14 ปีจากเผ่าบูคูซูทางตะวันตกของเคนยา  ผู้ยังไม่ผ่านการขริบ  เขย่ากระดึงคู่ประดับขนนกกระทบกับปลอกโลหะที่มัดไว้กับข้อมือเขา  ระหว่างที่เด็กหนุ่มกางแขนโยกขึ้นลงร่ายรำในสนามดินลูกรังใต้ต้นมะม่วงนอกบ้านของพ่อ  เครือญาติกับเพื่อนๆที่อายุมากกว่าพากันเดินแห่ไปรอบตัวเขาพลางกวัดแกว่งท่อนไม้ และร้องเพลงเกี่ยวกับความกล้าหาญ ผู้หญิง และสุรา พอตกบ่าย   แชดแร็กกับผู้ติดตามไปเยือนบ้านของลุงฝ่ายแม่  ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพิธีกรรม  เขามอบแม่วัวให้เด็กชายตัวหนึ่ง  แต่ก่อนจะให้  ผู้เป็นลุงตบหน้าหลานชายและตะคอกใส่ว่า เขาดูตุ้งติ้งเหมือนกะเทย  ไม่เหมือนคนที่พร้อมจะเป็นผู้ชายอกสามศอก   เด็กชายผู้ขอเข้าพิธี ซีเคโบ  หรือพิธีขริบหนังหุ้มปลายองชาตของเผ่าบูคูซู  ถึงกับกลั้นน้ำตาไว้ไม่อยู่  แต่เขาดูโกรธมากกว่ากลัว  และเมื่อย้อนกลับมาที่บ้านพ่ออีกครั้ง เขาก็เขย่ากระดึง ชินยิมบา คู่นั้นด้วยความฮึกเหิมระลอกใหม่และร่ายรำสุดเหวี่ยง ครั้นพระอาทิตย์ตกดิน  ผู้มาร่วมพิธีก็ขยายวงใหญ่ขึ้นด้วยจำนวนแขกมากกว่า 50 คน พอได้เวลาสามทุ่มครึ่ง  ฝูงชนก็มาล้อมวงกันอยู่รอบกองเครื่องในของวัวที่เพิ่งถูกฆ่าหมาดๆ ลุงฝ่ายพ่อคนหนึ่งของแชดแร็กใช้มีดผ่าเปิดท้องวัวแล่เนื้อออกมาสองชิ้น  แล้วใช้มือควักอาหารสีเขียวๆที่ย่อยไปแล้วครึ่งหนึ่งขึ้นมาเต็มกำมือ จากจึงเดินรี่เข้าไปหาหลานชาย “คนในครอบครัวเราไม่เคยหวาดกลัวสิ่งใด!” ผู้เป็นลุงตะโกน “จงยืนหยัดไว้!” แสงไฟฉายวิ่งฉวัดเฉวียนอยู่บนใบหน้าของแชดแร็ก ขณะเขาเหม่อมองอย่างไร้จุดหมาย แต่แฝงไว้ด้วยความอดกลั้น จากนั้น ผู้เป็นลุงขว้างของเน่าเละๆในมือใส่หน้าอกหลานชาย แล้วละเลงมันลงบนใบหน้าและหัวของแชดแร็ก เขาเอาไส้วัวพันรอบคอหลานชาย […]