15.9E: Visión en Artrópodos

El ojo de artrópodo (por ejemplo, insectos, crustáceos) se construye de manera bastante diferente al ojo de vertebrado (y ojo de molusco). Los ojos artrópodos se llaman ojos compuestos porque están compuestos por unidades repetitivas, los ommatidios, cada uno de los cuales funciona como un receptor visual separado. Cada ommatidio consta de

• una lente (cuya superficie frontal constituye una sola faceta)
• un cono cristalino transparente
• celdas visuales sensibles a la luz dispuestas en un patrón radial como las secciones de una naranja
• células pigmentarias que separan el ommatidio de sus vecinos.

Las células pigmentarias aseguran que solo la luz que ingresa al ommatidio paralela (o casi así) a su eje largo llegue a las células visuales y desencadene impulsos nerviosos. Así, cada ommatidio se apunta a una sola área en el espacio y aporta información sobre solo una pequeña área en el campo de visión. Puede haber miles de ommatidios en un ojo compuesto con sus facetas extendidas sobre la mayor parte de la superficie de un hemisferio.

La foto, cortesía de Carolina Biological Supply Company, muestra el ojo compuesto de Drosophila melanogaster. El compuesto de todas sus respuestas es una imagen de mosaico, un patrón de puntos claros y oscuros más bien como las ilustraciones de semitonos en un periódico o revista. Y así como en esos medios, cuanto más fino sea el patrón de puntos, mejor será la calidad de la imagen.

Figura\(\PageIndex{1}\): Fotografía de la cabeza de un escarabajo carcoma (Anobium punctatum) mostrando el ojo compuesto y ommatidios. Fotografía de Sigue con licencia Creative Commons.

Los ojos de saltamontes, con relativamente pocos ommatidios, deben producir una imagen gruesa y granulada. La abeja y la libélula tienen muchos más ommatidios y una mejora correspondiente en su capacidad de discriminar (“resolver”) detalle. Aun así, la capacidad de resolución del ojo de abeja es pobre en comparación con la de la mayoría de los ojos vertebrados y solo 1/60 tan buena como la del ojo humano; es decir, dos objetos que podríamos distinguir entre a 60 pies (18 m) sólo podrían ser discriminados por la abeja a una distancia de un pie (0.3 m).

Efecto parpadeo

El ojo compuesto es excelente para detectar movimiento. A medida que un objeto se mueve a través del campo visual, los ommatidios se encienden y apagan progresivamente. Debido al “efecto parpadeo” resultante, los insectos responden mucho mejor a los objetos en movimiento que a los estacionarios. Las abejas melíferas, por ejemplo, visitarán las flores sopladas por el viento más fácilmente que las todavía.

Resolución y Sensibilidad

Los artrópodos que son aptos para ser activos en condiciones de luz tenue (por ejemplo, cangrejos de río, mantis) concentran los pigmentos de cribado de sus ommatidios en los extremos inferiores de las células pigmentarias. Este cambio permite que la luz que ingresa a un solo ommatidio en ángulo pase a ommatidios adyacentes y los estimule también. Con muchos ommatidios respondiendo a una sola área en el campo visual, la imagen se vuelve más gruesa. La mantis de oración probablemente pueda hacer poco más que distinguir la luz y la oscuridad por la noche.

Sin embargo, el cambio en los pigmentos lo hace más sensible a la luz de lo que es durante el día ya que más ommatidios pueden detectar un área determinada de luz.

Visión de color

Algunos insectos son capaces de distinguir colores. Esto requiere dos o más pigmentos, cada uno de los cuales absorbe mejor a una longitud de onda diferente. En la abeja melífera:

• cuatro de las células visuales en cada ommatidio responden mejor a la luz amarillo-verde (544 nm)
• dos responden al máximo a la luz azul (436 nm)
• los dos restantes responden mejor a la luz ultravioleta (344 nm)

Este sistema debería permitir que la abeja melífera distinga los colores (excepto el rojo) y la Figura\(\PageIndex{2}\) muestra - los estudios conductuales verifican esto.

Figura\(\PageIndex{2}\): Visión de color en abejas Cortesía del Dr. M. Renner

La imagen de arriba muestra una demostración de visión de color en abejas melíferas. Después de un periodo de alimentación de un platillo colocado sobre cartón azul, las abejas regresan a un plato vacío sobre una tarjeta azul limpia. Son capaces de distinguir la tarjeta azul de otras de diferentes tonalidades de gris.

Visión ultravioleta

¿Por qué la visión ultravioleta? Los tubos de las cámaras de televisión también son sensibles al ultravioleta, así como a la luz visible, pero su lente de vidrio es opaca al ultravioleta. (Es por esto que no se puede broncear ni sintetizar calciferol Vitamina D ₂) de la luz solar que pasa a través del vidrio de la ventana.) Usando una lente especial de transmisión de ultravioleta (Figura\(\PageIndex{3}\)), muchas flores polinizadas por insectos aparecen a la abeja melífera bastante diferentes a la forma en que nos aparecen. Los fuertes contrastes entre flores que parecen similares a nosotros explican en parte la eficiencia con la que las abejas aseguran el néctar de una sola especie de flor a la vez incluso cuando otras especies también están en flor.

Figura\(\PageIndex{3}\): Imágenes de una flor de Mimulus en luz visible (izquierda) y luz ultravioleta (derecha) mostrando una guía de néctar oscura que es visible para las abejas pero no para los humanos. (CC BY-SA 3.0; Plantsurfer).

Las mariposas monarca, que pueden migrar tanto como 2500 millas (> 4000 km), navegan por la luz ultravioleta del sol. Cuando su visión del sol es a través de un filtro que bloquea sólo sus rayos ultravioleta, su trayectoria de vuelo se desorienta. La visión ultravioleta no se limita a los animales con ojos compuestos. También se ha demostrado que algunos marsupiales, roedores, un murciélago que se alimenta de néctar y muchas aves tienen visión ultravioleta.