BERITAALTERNATIF.COM – Mata adalah organ penglihatan. Mata mendeteksi cahaya dan mengubahnya menjadi impuls elektrokimia pada sel saraf. Pada organisme yang lebih tinggi, mata adalah sistem optik kompleks yang mengumpulkan cahaya dari lingkungan sekitarnya, mengatur intensitasnya melalui diafragma, memfokuskan melalui penyesuaikan lensa untuk membentuk sebuah gambar, mengonversi gambar tersebut menjadi satu himpunan sinyal listrik, dan mentransmisikan sinyal-sinyal ke otak melalui jalur saraf kompleks yang menghubungkan mata melalui saraf optik menuju korteks visual dan area lain dari otak.
Mata dengan daya resolusinya memiliki sepuluh bentuk yang berbeda secara fundamental, dan 96 persen dari spesies hewan memiliki sistem optik yang kompleks. Mata kompleks ini mampu membentuk gambar, seperti pada moluska, kordata, dan artropoda.
“Mata” yang paling sederhana, seperti pada mikroorganisme, tidak melakukan apa-apa, tetapi dapat mendeteksi apakah lingkungan sekitarnya terang atau gelap, yang cukup untuk pengiringarusan ritme sirkadian. Dari mata yang lebih kompleks, sel ganglion fotosensitif retina mengirim sinyal sepanjang saluran retinohipotalamik menuju inti suprakiasmatik untuk efek penyesuaian sirkadian dan menuju daerah pratektal untuk mengontrol refleks sinar pupilar.
Tinjauan Luas
Mata kompleks dapat membedakan bentuk dan warna. Bidang penglihatan pada banyak organisme, terutama predator, penglihatan binokular melibatkan wilayah luas untuk meningkatkan persepsi kedalaman. Pada organisme lain, mata terletak sedemikian rupa sehingga memaksimalkan bidang pandang, seperti pada kelinci dan kuda, yang memiliki penglihatan monokular.
Proto-mata pertama di antara hewan berevolusi 600 juta tahun silam sekitar ledakan Kambrium. Nenek moyang terakhir dari hewan memiliki perangkat biokimia yang diperlukan untuk penglihatan, dan mata lebih maju berkembang pada 96 persen dari spesies hewan pada enam dari ~35 filum utama.
Pada kebanyakan vertebrata dan beberapa moluska, mata bekerja dengan memungkinkan cahaya untuk masuk dan memproyeksikannya pada panel sel peka cahaya, yang dikenal sebagai retina, di belakang mata.
Sel kerucut (untuk warna) dan sel batang (untuk kontras cahaya rendah) pada retina mendeteksi dan mengonversi cahaya menjadi sinyal saraf untuk penglihatan. Sinyal visual tersebut kemudian diteruskan ke otak melalui saraf optik.
Mata biasanya berbentuk seperti bola, diisi dengan zat seperti gel transparan yang disebut badan bening, dengan lensa pemfokus dan sering dengan suatu selaput pelangi; relaksasi atau kontraksi otot-otot di sekitar selaput pelangi mengubah ukuran pupil, sehingga mengatur jumlah cahaya yang masuk ke mata, dan mengurangi aberasi ketika terdapat cahaya yang cukup.
Mata pada kebanyakan sefalopoda, ikan, amfibi, dan ular telah memiliki bentuk lensa yang tetap, dan memfokuskan penglihatan yang diperoleh dengan lensa teleskopik—serupa dengan cara kamera berfokus.
Mata majemuk ditemukan pada artropoda dan terdiri dari banyak faset sederhana yang tergantung pada detail anatomi, dapat memberikan baik citra terpikselasi tunggal maupun beberapa gambar per mata. Setiap sensor memiliki lensa sendiri dan sel fotosensitif.
Beberapa mata memiliki hingga 28.000 sensor tersebut, yang diatur secara heksagonal, dan dapat memberikan bidang penglihatan 360° penuh. Mata majemuk sangat sensitif terhadap gerakan.
Sejumlah artropoda, termasuk banyak Strepsiptera, memiliki mata majemuk dari hanya beberapa faset, masing-masing dengan retina yang mampu membuat gambar, menciptakan penglihatan.
Dengan setiap mata melihat sesuatu yang berbeda, gambar menyatu dari semua mata dan dihasilkannya gambar yang sangat berbeda dan beresolusi tinggi di dalam otak.
Memiliki penglihatan warna hiperspektral mendetail, udang sentadu telah dilaporkan memiliki sistem penglihatan warna paling kompleks di dunia. Trilobita, yang sekarang sudah punah, memiliki mata majemuk yang unik. Hewan ini menggunakan kristal kalsit bening untuk membentuk lensa mata.
Dalam hal ini, trilobita berbeda dari kebanyakan artropoda lainnya yang memiliki mata lembut. Jumlah lensa mata bervariasi, tetapi beberapa trilobita hanya memiliki satu lensa, dan beberapa memiliki ribuan lensa dalam satu mata.
Berbeda dengan mata majemuk, mata sederhana adalah mata yang memiliki lensa tunggal. Misalnya, laba-laba peloncat memiliki sepasang mata sederhana yang besar dengan ruang pandang sempit, didukung oleh susunan lain, mata yang lebih kecil untuk penglihatan periferal. Beberapa larva serangga, seperti ulat, memiliki berbagai jenis mata sederhana (stemmata) yang memberikan gambar kasar.
Beberapa mata sederhana, yang disebut oselus, dapat ditemukan pada hewan seperti beberapa spesies siput, yang tidak benar-benar “melihat” dalam arti normal. Siput ini memiliki sel fotosensitif, tetapi tidak memiliki lensa dan tidak ada cara lain untuk memproyeksikan gambar ke sel-sel ini.
Siput dapat membedakan antara terang dan gelap, tetapi tidak lebih dari itu. Hal ini memungkinkan siput untuk menjaganya dari sinar matahari langsung.
Pada organisme yang hidup di dekat ventilasi hidrotermal, mata majemuk telah disederhanakan secara sekunder dan beradaptasi untuk menandai sinar inframerah yang dihasilkan oleh ventilasi panas, dengan cara ini mereka dapat menandai air panas dan menghindari dirinya terebus hidup-hidup.
Jenis Susunan Mata
Ada sepuluh jenis susunan mata—bahkan setiap metode teknologi untuk menangkap gambar optik yang biasa digunakan oleh manusia, dengan pengecualian lensa variabel dan lensa Fresnel, terdapat di alam.
Jenis-jenis mata dapat dikategorikan ke dalam “mata sederhana”, dengan satu permukaan cekung fotoreseptif, dan “mata majemuk”, yang terdiri dari sejumlah lensa individu diletakkan pada permukaan yang cembung.
Perhatikan bahwa “sederhana” tidak berarti penurunan tingkat kompleksitas atau ketajaman. Memang, setiap jenis mata dapat disesuaikan dengan hampir semua perilaku atau lingkungan.
Satu-satunya keterbatasan khusus untuk jenis-jenis mata adalah resolusi—fisik dari mata majemuk mencegah untuk mencapai resolusi yang lebih baik dari 1°. Juga, mata superposisi dapat mencapai sensitivitas yang lebih besar dari mata aposisi, sehingga lebih cocok untuk makhluk yang hidup di tempat gelap.
Mata juga dikelompokkan ke dalam dua kelompok berdasarkan konstruksi seluler fotoreseptor, dengan sel fotoreseptor bersilia (seperti pada vertebrata) atau rabdomerik. Kedua kelompok ini tidak monofiletik; cnidaria juga memiliki sel bersilia, dan beberapa annelida memiliki keduanya.
Keberadaan mata sederhana cukup tersebar luas dan bantalan lensa mata telah berevolusi setidaknya tujuh kali pada vertebrata, sefalopoda, annelida, krustasea, dan cubozoa.
Mata ceruk, juga dikenal sebagai stemma, adalah bintik mata yang diatur ke dalam lubang untuk mengurangi sudut cahaya yang masuk dan mempengaruhi bintik mata, memungkinkan organisme untuk menyimpulkan sudut cahaya yang masuk.
Ditemukan pada sekitar 85 persem dari filum hewan, bentuk-bentuk dasar yang mungkin adalah prekursor untuk jenis mata yang lebih maju dari “mata sederhana”.
Mata ceruk berukuran kecil, memiliki maksimal sekitar 100 sel yang berukuran sekitar 100 µm. Direksionalitas dapat ditingkatkan dengan mengurangi ukuran bukaan, dengan menggabungkan lapisan reflektif di balik sel reseptor, atau dengan mengisi lubang dengan bahan refraktil.
Mura telah mengembangkan lubang yang berfungsi sebagai mata dengan mengindra radiasi termal inframerah, di samping mata panjang gelombang optiknya seperti hewan vertebrata lainnya.
Resolusi mata ceruk sangat bisa ditingkatkan dengan menggabungkan material yang memiliki indeks bias lebih tinggi untuk membentuk sebuah lensa, yang mungkin sangat mengurangi radius kabur yang dihadapi—karenanya meningkatkan resolusi yang diperoleh.
Bentuk yang paling dasar, terlihat pada beberapa spesies gastropoda dan annelida, terdiri dari sebuah lensa dengan satu indeks bias. Sebuah gambar yang jauh lebih tajam dapat diperoleh dengan menggunakan bahan dengan indeks bias tinggi yang nilainya menurun di sekitar tepi, bertujuan untuk mengurangi panjang fokus dan dengan demikian memungkinkan gambar yang tajam terbentuk pada retina.
Hal ini juga memungkinkan celah yang besar untuk memperoleh ketajaman gambar dengan memungkinkan lebih banyak cahaya yang masuk ke lensa, dan lensa datar dengan mengurangi aberasi sferis.
Seperti lensa heterogen yang diperlukan agar panjang fokus berkurang dari sekitar 4 kali radius lensa menjadi 2,5 radius lensa.
Mata heterogen telah berevolusi setidaknya sembilan kali, empat kali atau lebih pada gastropoda, sekali pada copepoda, sekali pada annelida, sekali pada cumi, dan sekali pada kiton, yang memiliki lensa aragonit.
Tidak ada organisme air yang masih memiliki lensa homogen, mungkin tekanan evolusioner untuk lensa heterogen cukup besar sehingga tahap ini menjadi cepat “teratasi”.
Mata ini menciptakan sebuah gambar yang cukup tajam, tetapi gerakan mata dapat menyebabkan kekaburan yang signifikan. Untuk meminimalkan pengaruh gerakan mata ketika hewan bergerak, sebagian besar mata telah menstabilkan otot matanya.
Oselus serangga memiliki lensa sederhana, tetapi titik fokusnya selalu terletak di belakang retina; akibatnya mata ini tidak pernah bisa membentuk gambar yang tajam.
Oselus (jenis mata ceruk pada artropoda) mengaburkan gambar di seluruh retina, dan karenanya sangat baik dalam menanggapi perubahan intensitas cahaya yang cepat di bidang pandang keseluruhan.
Respons cepat ini lebih dipercepat lagi oleh berkas saraf yang besar, yang mengirimkan informasi ke otak. Pemfokusan gambar juga akan menyebabkan citra matahari akan difokuskan pada beberapa reseptor, dengan kemungkinan kerusakan di bawah paparan cahaya yang kuat; melindungi reseptor akan menghalangi cahaya dan dengan demikian mengurangi sensitivitas.
Respons yang cepat ini telah membawa petunjuk bahwa oselus serangga digunakan terutama ketika terbang, karena oselus dapat digunakan untuk mendeteksi perubahan cahaya mendadak (karena cahaya, terutama sinar ultraviolet yang diserap oleh vegetasi, biasanya datang dari atas).
Beberapa organisme laut memiliki lebih dari satu lensa, misalnya copepoda Pontella yang memiliki tiga lensa. Bagian luar memiliki permukaan parabola, melawan efek dari aberasi sferis yang memungkinkan pembentukan gambar tajam.
Copepoda lain, Copilia, memiliki dua lensa di setiap mata, seperti yang diatur di dalam teleskop. Pengaturan tersebut langka dan kurang dipahami, tetapi merupakan konstruksi alternatif.
Beberapa lensa terlihat di beberapa hewan pemburu seperti elang dan laba-laba pelompat, memiliki kornea refraktif: struktur ini memiliki lensa negatif, memperbesar gambar yang diamati hingga 50 persen pada sel reseptor, sehingga meningkatkan resolusi optik.
Pada kebanyakan mata mamalia, burung, reptil, dan kebanyakan vertebrata darat lainnya (bersama dengan laba-laba dan beberapa larva serangga) cairan bening memiliki indeks bias lebih tinggi dari udara.
Secara umum, lensa tidak sferis. Lensa sferis menghasilkan aberasi sferis. Pada kornea refraktif, jaringan lensa dikoreksi dengan bahan lensa takhomogen, atau dengan bentuk taksferik.
Lensa datar memiliki kelemahan, yaitu kualitas penglihatan berkurang pada sumbu utama fokus. Dengan demikian, hewan yang telah berevolusi dengan bidang pandang luas sering memiliki mata yang menggunakan lensa takhomogen.
Seperti disebutkan di atas, kornea refraktif hanya berguna di luar air. Di dalam air, terdapat sedikit perbedaan dalam indeks bias antara cairan bening dengan air di sekitarnya.
Oleh karena itu, hewan yang telah kembali ke dalam air—misalnya penguin dan anjing laut—kehilangan kornea yang sangat melengkung dan kembali ke lensa berbasis penglihatan. Solusi alternatif yang dimiliki oleh beberapa hewan penyelam adalah memiliki kornea yang mampu memfokuskan sangat kuat.
Sebuah alternatif untuk lensa adalah melapisi bagian dalam mata dengan “cermin”, dan merefleksikan gambar agar memfokuskannya pada titik pusat.
Sifat mata ini memiliki arti bahwa jika seseorang mengintip ke pupil mata suatu organisme, seseorang itu akan melihat gambar yang sama dengan apa yang dilihat organisme karena gambar yang ditangkap dipantulkan kembali keluar.
Banyak organisme kecil seperti rotifera, copepoda, dan cacing pipih menggunakan organ seperti ini, tetapi mata pemantul terlalu kecil untuk menghasilkan gambar yang dapat digunakan.
Beberapa organisme yang lebih besar, seperti kapis, juga menggunakan mata pemantul. Kapis Pecten hingga memiliki 100 mata pemantul per milimeter menyusuri tepi cangkangnya. Struktur ini dapat mendeteksi objek bergerak dengan melewati lensa berturutan.
Terdapat setidaknya satu vertebrata, Dolichopteryx longipes, yang matanya termasuk optik reflektif untuk memfokuskan cahaya. Masing-masing dari dua mata pada seekor Dolichopteryx longipes mengumpulkan cahaya dari atas dan bawah.
Cahaya yang datang dari atas difokuskan oleh lensa, sementara yang datang dari bawah difokuskan oleh cermin melengkung yang terdiri dari banyak lapisan lempeng kecil reflektif yang terbuat dari kristal guanin. (*)
Sumber: Wikipedia
