Ojo: definición, anatomía y funcionamiento del órgano de la visión

El ojo humano está compuesto por varias partes diferentes. Estas partes pueden o no ser las mismas en otros animales. Son:

• Córnea: La capa más externa y transparente que protege el iris y la pupila.
• Pupila: Círculo negro situado en el centro del ojo, a través del cual pasa la luz.
• Iris: El círculo de colores del ojo alrededor de la pupila. Puede ser marrón, azul, verde, etc. Su función principal es regular la cantidad de luz que entra en el ojo.
• Esclerótica: El gran campo blanco que rodea al iris y que mantiene la forma del globo ocular.
• Lente: Detrás de la córnea hay una lente bioconvexa transparente de muy corta distancia focal. Esta lente se mantiene en el centro del globo ocular con la ayuda de los músculos ciliares.
• Retina: Tiene las células que convierten la luz en impulsos nerviosos.
• Nervio óptico: El nervio que conecta el ojo con el cerebro. La información óptica es llevada a la parte posterior del cerebro para su procesamiento: véase la corteza cerebral.

Hoy en día se conocen diez tipos diferentes de ojos. La mayoría de las formas de captar una imagen han evolucionado al menos una vez.

Una forma de clasificar los ojos es observar el número de "cámaras". Los ojos simples están formados por una sola cámara cóncava, quizá con una lente. Los ojos compuestos tienen muchas cámaras de este tipo con sus lentes en una superficie convexa.

Los ojos también pueden agruparse según la forma en que está hecho el fotorreceptor. Los fotorreceptores son cilíndricos o rabdómicos y algunos anélidos poseen ambos.

Ojos simples

Ojos de fosa

Los ojos de fosa se colocan en una depresión de la piel. Esto reduce los ángulos por los que puede entrar la luz. Permite al organismo decir de dónde viene la luz.

Este tipo de ojos se encuentra en aproximadamente el 85% de los filos. Probablemente fueron anteriores al desarrollo de ojos más complejos. Los ojos de fosa son pequeños. Están formados por hasta un centenar de células, que cubren unas 100 µm. La direccionalidad puede mejorarse reduciendo el tamaño de la abertura y poniendo una capa reflectante detrás de las células receptoras.

Ojo avizor

El ojo de alfiler es una forma avanzada de ojo de fosa. Tiene varias partes, sobre todo una pequeña apertura y una fosa profunda. A veces, la apertura puede cambiarse. Sólo se encuentra en el Nautilus. Sin una lente para enfocar la imagen, produce una imagen borrosa. En consecuencia, los nautiloides no pueden discriminar entre objetos con una separación inferior a 11°. Reducir la apertura produciría una imagen más nítida, pero dejaría pasar menos luz.

Ojo con lente esférica

La resolución de los ojos de pozo puede mejorarse mucho añadiendo un material para hacer una lente. Esto reducirá el radio de desenfoque y aumentará la resolución que se puede conseguir. La forma más básica aún puede verse en algunos gasterópodos y anélidos. Estos ojos tienen una lente de un índice de refracción. Es posible obtener una mejor imagen con materiales que tienen un alto índice de refracción que disminuye hacia los bordes. Esto disminuye la distancia focal y permite que se forme una imagen nítida en la retina.

Este ojo crea una imagen lo suficientemente nítida como para que el movimiento del ojo pueda causar un desenfoque significativo. Para minimizar el efecto del movimiento del ojo mientras el animal se mueve, la mayoría de estos ojos tienen músculos oculares estabilizadores.

Los ocelos de los insectos tienen una lente simple, pero su punto focal siempre se encuentra detrás de la retina, por lo que nunca pueden formar una imagen nítida. Esto limita la función del ojo. Los ocelos (ojos tipo fosa de los artrópodos) difuminan la imagen en toda la retina. Son muy buenos para responder a los cambios rápidos de la intensidad de la luz en todo el campo visual - esta respuesta rápida se acelera aún más por los grandes haces de nervios que apresuran la información al cerebro. La focalización de la imagen también haría que la imagen del sol se centrara en unos pocos receptores. Éstos podrían resultar dañados por la luz intensa; apantallar los receptores bloquearía parte de la luz y reduciría su sensibilidad.

Esta rápida respuesta ha llevado a sugerir que los ocelos de los insectos se utilizan principalmente en el vuelo, ya que pueden servir para detectar cambios repentinos en el sentido de la marcha (porque la luz, especialmente la luz ultravioleta que absorbe la vegetación, suele venir de arriba).

Córnea refractiva

Los ojos de la mayoría de los vertebrados terrestres (así como los de algunas arañas y larvas de insectos) contienen un fluido que tiene un índice de refracción más alto que el del aire. La córnea está muy curvada y refracta la luz hacia el foco. El cristalino no tiene que hacer toda la refracción. Esto permite al cristalino ajustar el enfoque con mayor facilidad, para obtener una resolución mucho mayor.

Ojos reflectores

En lugar de utilizar una lente también es posible tener células dentro del ojo que actúan como espejos. La imagen puede entonces reflejarse para enfocar en un punto central. Este diseño también significa que alguien que mire en un ojo de este tipo verá la misma imagen que el organismo que lo tiene.

Muchos organismos pequeños, como los rotíferos, los copépodos y los platihelmintos, utilizan este diseño, pero sus ojos son demasiado pequeños para producir imágenes utilizables. Algunos organismos más grandes, como las vieiras, también utilizan ojos reflectores. La vieira Pecten tiene ojos reflectores de hasta 100 milímetros de escala que bordean el borde de su concha. Detecta los objetos en movimiento cuando pasan por las lentes sucesivas.

Ojos compuestos

Los ojos compuestos son diferentes de los ojos simples. En lugar de tener un solo órgano que pueda percibir la luz, reúnen muchos órganos de este tipo. Algunos ojos compuestos tienen miles de ellos. La imagen resultante se ensambla en el cerebro, basándose en las señales de las numerosas unidades oculares. Cada una de estas unidades se llama ommatidium, y varias se denominan ommatidios. Los ommatidios están situados en una superficie convexa, cada uno de ellos apunta en una dirección ligeramente diferente. A diferencia de los ojos simples, los ojos compuestos tienen un ángulo de visión muy grande. Pueden detectar movimientos rápidos y, a veces, la polarización de la luz.

Los ojos compuestos son comunes en artrópodos, anélidos y algunos moluscos bivalvos.

La evolución de los ojos comenzó con las manchas sensibles a la luz más simples en los organismos unicelulares. Estas manchas oculares no hacen más que detectar si el entorno es claro u oscuro. La mayoría de los animales tienen un "reloj" bioquímico en su interior. Estas simples manchas oculares sirven para ajustar este reloj diario, que se llama ritmo circadiano. Algunos caracoles, por ejemplo, no ven ninguna imagen, pero perciben la luz, lo que les ayuda a mantenerse alejados de la luz del sol.

Los ojos más complejos no han perdido esta función. Un tipo especial de células en el ojo percibe la luz con un propósito diferente al de ver. Estas células se llaman células ganglionares. Están situadas en la retina. Envían su información sobre la luz al cerebro por una vía diferente (el tracto retinohipotalámico). Esta información ajusta (sincroniza) el ritmo circadiano del animal al ciclo natural de luz/oscuridad de 24 horas. El sistema también funciona para algunos ciegos que no pueden ver la luz en absoluto.

Los ojos que son un poco mejores tienen forma de copa, lo que permite al animal saber de dónde viene la luz.

Los ojos más complejos proporcionan el sentido completo de la visión, incluyendo el color, el movimiento y la textura. Estos ojos tienen una forma redonda que hace que los rayos de luz se concentren en la parte posterior del ojo, llamada retina.

Otros

Los buenos voladores, como las moscas o las abejas de la miel, o los insectos que capturan presas, como la mantis religiosa o las libélulas, tienen zonas especializadas de ommatidios organizados en una zona de fóvea que proporciona una visión nítida. En esta zona los ojos están aplanados y las facetas son más grandes. El aplanamiento permite que más ommatidios reciban la luz de un punto. Esto proporciona una mayor resolución.

El cuerpo de la Ophiocoma wendtii, un tipo de estrella frágil, está cubierto de ommatidios, lo que convierte toda su piel en un ojo compuesto. Lo mismo ocurre con muchos quitones.