Stel. Je bent 1 centimeter groot, hebt geen hersenen en leeft in troebel water tussen de kronkelende mangrovebomen, in een gebiedje van twee meter breed. Hoe zorg je ervoor dat je niet verdwaalt of met de stroming wegdrijft naar plekken zonder voedsel?

Door te navigeren. Met vier van je 24 ogen. Dan beweeg je als dooskwal feilloos door het Caribisch gebied. Dat schrijven wetenschappers vandaag in Current Biology.

Dooskwallen mogen er dan uitzien als kleine, simpele beestjes; dat zijn ze zeker niet. Tot de familie van dooskwallen behoren ook de zeewespen, waarschijnlijk de giftigste waterdieren ter wereld. Per stuk hebben ze genoeg gif om 60 mensen te doden. Ook wetenschappers liepen al verwondingen op. Onderzoek naar deze kwallenfamilie gaat dus niet altijd even makkelijk. Anders Garm en collega’s van de Universiteit van Kopenhagen en de Lund Universiteit in Zweden waagden zich er aan. Garm: ‘Gelukkig is de dooskwal die wij nu onderzocht hebben lang niet zo giftig als zijn familielid. Onze dooskwal jaagt op kleine eenoogkreeftjes en daar heeft hij niet zoveel gif voor nodig.’

Die soort, Tripedalia cystophor, heeft een uniek visueel systeem. Op vier identieke structuren, rhopalia genaamd, heeft hij elk zes ogen, van vier verschillende soorten. Dat zijn de opper- en onderlenzen, de ocelli en een paar spleetogen. De opper- en onderlenzen kunnen een beeld vormen en lijken een beetje op ogen van gewervelde dieren. Met behulp van die ogen reageren de kwalletjes op licht, gaan ze obstakels uit de weg en bepalen ze hun zwemsnelheid. Maar verder was er geen gedrag bekend waarvoor ze hun ogen gebruikten.

Garm ging op zoek naar de functie van de opperlenzen. Door onderwater video-opnames te maken van de kwallen, kwam hij er achter dat de vier opperlenzen altijd omhoog wijzen. Ook al zwemt de kwal op zijn kop, de flexibele rhopalia blijven rechtop. Ook de ocelli wijzen altijd omhoog.

Maar waarom zijn die ogen dan altijd naar boven gericht? Met een model van de opperlens en de kennis dat de lenzen altijd rechtop staan, konden de wetenschappers bepalen welk gebied de kwallen konden zien. Dit bleek bijna 100° te zijn. In combinatie met de breking van het licht dat in het water komt, lijkt het gezichtsveld daarmee erg veel op wat je door een fish eye lens ziet.

Met zo’n fish eye lens kun je dus fotograferen wat de kwallen zouden kunnen zien. Garm en collega’s legden de camera 10 cm onder het wateroppervlakte en maakten zo foto’s van de omgeving. Op de foto’s waren de mangroveboomtoppen goed te zien, maar de boomrand werd steeds minder goed zichtbaar naar mate de camera verder van de kust kwam. 

 Om te bepalen wat de dooskwal daarvan dan precies ziet, werd het oogmodel er weer bij gepakt. Hiermee kon Garm het beeld nabootsen dat zich op de kwallenlens vormt. Ook al is dit beeld heel wazig (zie ook de plaatjes hier links), de mangrovetoppen zijn tot op 5 meter heel goed te zien en met een beetje moeite zelfs tot op 8 meter, afhankelijk van de hoogte van de bomen.

Zo’n oogmodel is natuurlijk heel mooi, maar kunnen kwallen in het wild ook echt naar de kust zwemmen? Garm en collega’s trokken de mangrovebossen van Puerto Rico in om dit in de praktijk te testen. Ze plaatsten een doorzichtige bak in het water, waar ze een paar kwalletjes samen met een camera in stopten. Door de bak steeds een beetje te verplaatsen in het water konden ze kijken vanaf welke plek de kwallen hun weg terug konden vinden. Tegelijkertijd werden hun bewegingen vastgelegd door de camera. Op 8 meter van de kust konden ze nog prima terugzwemmen, vanaf 12 meter bleek dit onmogelijk.

Omdat het zicht in het mangrovegebied onderwater minder dan 1 meter is, kan het niet zo zijn dat de kwallen objecten onderwater gebruiken bij hun navigatie. Ook aan de aanwezige hoeveelheid licht hebben ze niet veel (zie de onderwater foto links). Om er echt zeker van te zijn dat ze de boomtoppen gebruikten, werden deze bedekt met een wit laken. Geen enkel kwalletje kon toen de weg terug vinden.

Navigeren aan de hand van dingen die zich boven water bevinden terwijl je zelf onderwater leeft lijkt niet de meest logische keuze voor een 1 centimeter grote kwal. Het zenuwstelsel van de dooskwal bestaat uit zenuwknopen in de rhopalia en een ring van zenuwen die alle rhopalia verbindt. Ook al zijn deze zenuwknopen vrij groot, elke knoop bevat ‘maar’ 1000 neuronen, veel minder dan bij gewervelde dieren. De vraag is nu of het verwerken van de navigatie-informatie toch op dezelfde manier verloopt bij de dooskwal als bij gewervelden.

Voor zover bekend is navigatie de enige functie van de opperlenzen. De onderlenzen zorgen ervoor dat de kwallen onderwater nergens tegen aan botsen. Ogen die slechts één functie hebben vormen waarschijnlijk de eerste stap in de evolutie van het oog. Dooskwallen hebben 24 ogen, met verschillende taken. Ieder oog verwerkt alleen dat wat hij nodig heeft aan informatie. Daar komt geen brein bij kijken. Ook zonder hersenen kun je dus slim zijn.

Anders Garm, Magnus Oskarsson, Dan-Eric Nilsson, Box Jellyfish Use Terrestial Visual Cues for Navigation, Current Biology, 28 april 2011