Redaktörens anmärkning: Den här historien uppdaterades klockan 11:20 E.D.T. på fredag 17 maj
Att förvandla ljuspartiklar till visuell information är hårt arbete, och din kropp förlitar sig på syre för att få jobbet gjort. Detta är sant oavsett om du går på land på två lemmar eller simmar genom havet med åtta.
I själva verket, enligt en ny studie i Journal of Experimental Biology, kan mängden syre som finns tillgängliga för marina ryggradslösa djur som bläckfiskar, krabbor och bläckfiskar vara mycket viktigare för deras syn än tidigare trott. I studien, som publicerades online 24 april, såg forskare en signifikant minskning av näthinneaktiviteten i fyra arter av marina larver (två krabbor, en bläckfisk och en bläckfisk) när djuren exponerades för miljöer med reducerat syre under så lite som 30 minuter.
För vissa arter resulterade till och med en mindre minskning av syrehalter i nästan omedelbar synförlust, vilket så småningom orsakade nästan total blindhet innan syre tappades upp igen.
Enligt huvudstudieförfattaren Lillian McCormick, en doktorand vid Scripps Institution of Oceanography i La Jolla, Kalifornien, kan någon form av nedsatt syn vara en daglig verklighet för dessa arter som vandrar mellan havets mycket syre-mättade yta och dess hypoxiska (låg syrgas) djup under deras dagliga utfodringsrutiner. Och när havets syrehalter fortsätter att sjunka runt om i världen, delvis på grund av klimatförändringar, kan riskerna för dessa varelser intensifieras.
"Jag är orolig över att klimatförändringarna kommer att förvärra denna fråga," sa McCormick till Live Science, "och att synskadan kan inträffa oftare i havet."
Att sticka en bläckfisk i ögat
För den nya studien undersökte McCormick och hennes team marknadens bläckfisk (Doryteuthis opalescens), tvåpunkts bläckfisk (Bläckfisk bimaculatus), tonfiskkrabba (Pleuroncodes planipes) och graciös stenkrabba (Metacarcinus gracilis). Dessa arter är alla lokala till Stilla havet utanför södra Kalifornien, och de deltar alla i en daglig dykrutin som kallas vertikal migration. På natten simmar de nära ytan för att mata; om dagen kommer de ner till större djup för att gömma sig för solen (och de hungriga rovdjur som det medför).
När dessa varelser vandrar upp och ner i vattenspelaren förändras syretillgången dramatiskt. Havet är fylt med syre nära ytan, där luft och vatten möts, och betydligt mindre mättade med syre på 50 meter under ytan, där många kräftdjur och bläckfiskar gömmer sig bort under dagen.
För att ta reda på om dessa dagliga svängningar i syre påverkar djurens syn, fästa McCormick små elektroder på ögonen på var och en av hennes testlarver, varav ingen mätte längre än 0,15 tum (4 millimeter). Dessa elektroder registrerade den elektriska aktiviteten i varje larvs ögon när dess näthinnor reagerade på ljus - "typ av en EKG, men för dina ögon istället för ditt hjärta," sade McCormick.
Varje larva placerades sedan i en vattenbehållare och fick titta på ett starkt ljus medan vattnets syrehalt sjönk stadigt. Nivåerna sjönk från 100% luftmättnad, syrehalter du förväntar dig att hitta vid havets yta, ner till cirka 20% mättnad, vilket är lägre än vad de för närvarande upplever. Efter 30 minuter av detta låga syre-tillstånd ökades syrehalterna tillbaka till 100%.
Medan var och en av de fyra arterna visade en något annorlunda tolerans, tog alla fyra ett tydligt slag mot synen när de utsattes för miljön med låg syre. Sammantaget minskade varje larvs näthinneaktivitet mellan 60% och 100% under förhållanden med låg syre. Vissa arter, särskilt marknadens bläckfisk och stenkrabban, visade sig så känsliga att de började förlora synen så snart forskarna började minska syre i tanken.
"När jag nådde de lägsta syrehalterna var dessa djur nästan blinda," sade McCormick.
Den goda nyheten är att synförlusten inte var permanent. Inom ungefär en timme efter att ha återvänt till en helt mättad syremiljö återfick alla larver åtminstone 60% av sin vision, med vissa arter som hoppade tillbaka till 100% funktionalitet.
Blind i vattnet
Det är troligt att eftersom Stillahavsområdet naturligt upplever en hel del syreförhållanden nära södra Kalifornien, kämpar dessa mycket känsliga arter med någon form av nedsatt syn varje dag, sade McCormick. (Mer forskning behövs dock för att säkert veta det.) Förhoppningsvis, tilllade McCormick, har dessa riskarter naturligtvis utvecklat undvikande beteenden så att de simmar till delar av havet med högre syre när allvarliga synskador kommer in.
McCormick sade dock att snabb deoxygenering orsakad av klimatförändringar kan göra det svårare för dessa arter att anpassa sig. Enligt en studie från 2017 i tidskriften Nature har de totala syrehalterna i havet minskat med 2% globalt under de senaste 50 åren och beräknas minska med upp till ytterligare 7% år 2100. Klimatförändringarna är en viktig faktor som driver dessa naturförsök, särskilt i övre delar av havet, där larverna McCromick studerade tenderar att tillbringa större delen av sina liv.
Denna uppvärmningsinducerade deoxygenering - i kombination med naturkrafter som vind- och vattencirkulationsmönster som gör syrehalter nära ytan inkonsekvent i regionen - kan leda till att mer utsatta varelser tappar synen när de behöver det mest. Djur i riskzonen kan bli mindre effektiva på jakt efter mat nära ytan och kan missa subtila tecken på rovdjur i deras mitt, sade McCormick. Det är en dyster möjlighet - men mer forskning behövs för att bestämma mängden syrerelaterad synförlust som det verkligen tar innan dessa varelser gör potentiellt skadliga misstag.
"Om jag tar ut mina kontaktlinser hemma och går runt, kan jag tappa min tå, men jag kommer förbi," sade McCormick. "Nästa fråga är, hur mycket nedsatt näthinna är lika med en förändring i synbeteende?"
Redaktörens anmärkning: Den här historien uppdaterades för att korrigera mätningen av larverna. De är mindre än 0,15 tum, inte 1,5 tum långa. Historien uppdaterades också för att notera att marina ryggradslösa djur normalt inte upplever 20% syremättnad i sin normala miljö.
