I più antichi sistemi visivi conservati si trovano nei trilobiti estinti, euartropodi marini che esistevano tra circa 520 e 250 milioni di anni fa. Poiché possedevano una cuticola calcificata, hanno una buona documentazione fossile e comunemente le superfici portanti delle lenti dei loro occhi composti accoppiati sono ben conservate. Le strutture sublensari, tuttavia, rimangono sconosciute. Sono stati distinti tre tipi di occhi. Gli occhi olocroali, apomorfi per i trilobiti, hanno tipicamente molte piccole lenti contigue, poste su una superficie visiva a forma di rene. L’ottica della lente, la gamma angolare di visione e l’ontogenesi sono state stabilite per molti occhi composti. Alcuni trilobiti pelagici hanno occhi enormi, che sottendono un campo visivo panoramico. Gli occhi schizocroali si trovano solo in un gruppo, i facopidi (da ordoviciano a Devoniano). Questi hanno grandi lenti, separate l’una dall’altra da materiale cuticolare, e le lenti hanno una struttura interna complessa di doppietto o tripletta, che potrebbe mettere a fuoco la luce bruscamente. L’ottica degli occhi facopidi sta diventando sempre più conosciuta nonostante il fatto che non ci siano controparti dirette in nessun artropode vivente oggi. Gli occhi schizocroali sono apomorfi per i facopidi e sono stati derivati dalla pedomorfosi da un precursore olocroale. Gli occhi abatocroali sono confinati in un gruppo cambriano di breve durata, gli eodiscidi (di cui la maggior parte dei rappresentanti erano ciechi). Meno si sa su di loro rispetto ad altri occhi trilobiti e le loro origini rimangono oscure. Alcuni gruppi di trilobiti non avevano occhi, ma avevano altri tipi di organi sensoriali. Nel Devoniano superiore diversi gruppi di trilobiti subirono indipendentemente una progressiva riduzione degli occhi che portò alla cecità, correlata alle condizioni ambientali prevalenti del tempo. Gli ultimi trilobiti (di età carbonifera e permiana), tuttavia, avevano occhi olocroali normali, che persistettero fino all’estinzione finale dei trilobiti alla fine del Permiano.

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