Ogen van vissen zijn heel bijzonder. Dit zijn camera-ogen met een bijzonder soort lens. Die lens is bolvormig en de mate van lichtbreking is niet gelijk over de hele lens. Aan de buitenkant is de zogenaamde brekingsindex net zo groot als die van het omringende water. Langzaam neemt de brekingsindex vanaf de rand toe tot de maximale waarde in het midden van de lens. Het resultaat daarvan is dat lichtstralen afkomstig van een puntvormige lichtbron (buiten de vis) door de lens bijna perfect in één punt afgebeeld worden. Dat is iets wat met een gewone, bolvormige lens onmogelijk is. Een vissenlens is een wonderlijk verschijnsel.
Hoe kunnen genetische instructies leiden tot een bolvormige lens die opgebouwd is uit ca. 500 schillen met net een iets andere brekingsindex?
Om die vraag te beantwoorden is het volgende van belang. Ooglenzen zijn opgebouwd uit schillen van langgerekte cellen. De brekende werking van die cellen is te danken aan speciale eiwitten: kristallines. Een hogere concentratie kristallines resulteert in een hogere brekingsindex.
De vraag is dus: programmeren genen voor een geleidelijk toenemende concentratie van kristallines in de cellen van ooglenzen? En dan toenemend van buiten naar binnen.
Voor gewervelde vissen en ook andere gewervelde dieren heb ik niet kunnen achterhalen wat de rol van genen is. Wel is duidelijk dat het geleidelijke verloop van de brekingsindex niet zozeer genetische bepaald is, maar veeleer voortvloeit uit fysische eigenschappen van de bolvormige lens.
De ooglens is omgeven door water. Moleculaire pompjes stuwen watermoleculen tussen de lenscellen door naar het midden van de lens (de figuur toont een klein deel van de ooglens). Onderweg wordt een deel van het water opgenomen door de lenscellen via moleculaire sluizen. Dit zijn eiwitten die water wel naar binnen laten maar niet naar buiten.
De stroom van watermoleculen zorgt dus voor verversing van water en toevoer van eventuele voedingsstoffen. Deze waterstroom eindigt in het midden van de lens.
Hoe komt het water weer terug aan de rand van de lens? Het water dat door de lenscellen is opgenomen, zorgt voor een kleine overdruk in de cellen. Via uiterst dunne kanaaltjes zijn de cellen van de verschillende schillen van de ooglens met elkaar verbonden. De overdruk in de lenscellen zorgt ervoor dat het water van de ene cel naar de andere geperst wordt en uiteindelijk weer aan de rand van de ooglens komt.
Er is dus een watercirculatie langs de cellen naar het midden van de lens en door de cellen weer naar buiten. Dit proces van watercirculatie – aangedreven door moleculaire pompjes op de rand van de lens – zorgt ervoor dat de waterdruk naar het midden van de lens steeds hoger wordt.
En de clou is dat die geleidelijk toenemende waterdruk leidt tot een toenemende concentratie van kristallines in de cellen van de schillen van de ooglens.
En zo zorgt de watercirculatie door de lenscellen voor een toenemende druk, een toenemende concentratie van kristallines en daardoor een toenemende brekingsindex – van buiten naar het binnenste van de ooglens.
De rol van genen hierbij is dat ze verschillende regelsystemen besturen waardoor de waterstroming en waterdruk geregeld wordt.
