Mata
Schematic diagram of the human eye en.svg
Mata manusia
Krilleyekils.jpg
Mata majemuk kril antartika
Rincian
Sistem Saraf
Pengenal
Latin oculus
TA A15.2.00.001
A01.1.00.007
FMA 75665
Terminologi anatomi

Mata adalah organ penglihatan. Mata mendeteksi cahaya dan mengubahnya menjadi impuls elektrokimia pada sel saraf. Dalam organisme yang lebih tinggi, mata adalah sistem optik kompleks yang mengumpulkan cahaya dari lingkungan sekitarnya, mengatur intensitasnya melalui diafragma, memfokuskan melalui perakitan yang menyesuaikan lensa untuk membentuk sebuah gambar, mengkonversi 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 resolusi datang pada sepuluh bentuk yang berbeda secara fundamental, dan 96% dari spesies hewan memiliki sistem optik yang kompleks.[1] Mata pembentuk gambar terdapat pada moluska, kordata, dan arthropoda.[2]

"Mata" yang paling sederhana, seperti pada mikroorganisme, tidak melakukan apa-apa, namun dapat mendeteksi apakah lingkungan sekitarnya terang atau gelap, yang cukup untuk pengiringarusan ritme sirkadian.[3] 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.

Daftar isi

Tinjauan luasSunting

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.[4] Nenek moyang terakhir dari hewan memiliki perangkat biokimia yang diperlukan untuk penglihatan, dan mata lebih maju berkembang pada 96% dari spesies hewan pada enam dari ~35[a] filum utama.[1] 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 mengkonversi 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,[5] dan mengurangi aberasi ketika terdapat cahaya yang cukup.[6] 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.[7]

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. Beberapa 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.[8] 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, namun: 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, namun tidak memiliki lensa dan tidak ada cara lain untuk memproyeksikan gambar ke sel-sel ini. Siput dapat membedakan antara terang dan gelap, namun 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.[9]

JenisSunting

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.[1] 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.[1] 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.[1] 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,[10] dan beberapa Annelida memiliki keduanya.[11]

Mata nonmajemukSunting

Keberadaan mata sederhana cukup tersebar luas dan bantalan lensa mata telah berevolusi setidaknya tujuh kali pada vertebrata, sefalopoda, annelida, krustasea, dan cubozoa.[12]

Mata cerukSunting

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.[1] Ditemukan pada sekitar 85% 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.[1] Direksionalitas dapat ditingkatkan dengan mengurangi ukuran apertur, dengan menggabungkan lapisan reflektif di balik sel reseptor, atau dengan mengisi lubang dengan bahan refraktil.[1]

Mura telah mengembangkan lubang yang berfungsi sebagai mata dengan mengindra radiasi termal inframerah, di samping mata panjang gelombang optiknya seperti hewan vertebrata lainnya.

Mata berlensa sferisSunting

Resolusi mata ceruk sangat bisa ditingkatkan dengan menggabungkan material dengan indeks bias lebih tinggi untuk membentuk sebuah lensa, yang mungkin sangat mengurangi radius kabur yang dihadapi—karenanya meningkatkan resolusi yang diperoleh.[1] Bentuk yang paling dasar, terlihat di beberapa 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 menurun ke sekitar tepi; hal ini mengurangi panjang fokus dan dengan demikian memungkinkan gambar yang tajam terbentuk pada retina.[1] Hal ini juga memungkinkan celah yang besar untuk memperoleh ketajaman gambar, memungkinkan lebih banyak cahaya yang masuk ke lensa; dan lensa datar, mengurangi aberasi sferis.[1] Seperti lensa homogen diperlukan agar panjang fokus berkurang dari sekitar 4 kali radius lensa menjadi 2,5 radius lensa.[1]

Mata heterogen telah berevolusi setidaknya sembilan kali, empat kali atau lebih pada gastropoda, sekali pada copepoda, sekali pada annelida, sekali pada cumi,[1] dan sekali pada kiton, yang memiliki lensa aragonit.[13] Tidak ada organisme air yang masih memiliki lensa homogen; mungkin tekanan evolusioner untuk lensa heterogen cukup besar sehingga tahap ini menjadi cepat "teratasi".[1]

Mata ini menciptakan sebuah gambar yang cukup tajam, namun gerakan mata dapat menyebabkan kekaburan yang signifikan. Untuk meminimalkan pengaruh gerakan mata ketika binatang bergerak, sebagian besar mata telah menstabilkan otot matanya.[1]

Oselus serangga memiliki lensa sederhana, namun titik fokusnya selalu terletak di belakang retina; akibatnya mata ini tidak pernah bisa membentuk gambar yang tajam. Oselus (jenis mata ceruk artropoda) mengaburkan gambar di seluruh retina, dan karenanya sangat baik dalam menanggapi perubahan yang cepat dalam intensitas cahaya di bidang visual keseluruhan; respons cepat ini lebih dipercepat lagi oleh berkas saraf yang besar, yang mengirimkan informasi ke otak.[14] Pemfokusan gambar juga akan menyebabkan citra matahari akan difokuskan pada beberapa reseptor, dengan kemungkinan kerusakan di bawah cahaya yang kuat; melindungi reseptor akan menghalangi cahaya dan dengan demikian mengurangi sensitivitas.[14] 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 UV yang diserap oleh vegetasi, biasanya datang dari atas).[14]

Lensa gandaSunting

Beberapa organisme laut memiliki lebih dari satu lensa; misalnya copepoda Pontella memiliki tiga lensa. Bagian luar memiliki permukaan parabola, melawan efek dari aberasi sferis yang memungkinkan gambar tajam dibentuk. Copepoda lain, Copilia, memiliki dua lensa di setiap mata, seperti yang diatur dalam teleskop.[1] 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 (dibahas berikutnya): struktur ini memiliki lensa negatif, memperbesar gambar yang diamati hingga 50% pada sel reseptor, sehingga meningkatkan resolusi optik.[1]

Kornea refraktifSunting

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.[1] Secara umum, lensa tidak sferis. Lensa sferis menghasilkan aberasi sferis. Pada kornea refraktif, jaringan lensa dikoreksi dengan bahan lensa takhomogen (lihat lensa Luneburg), atau dengan bentuk taksferik.[1] Lensa datar memiliki kelemahan; kualitas penglihatan berkurang pada sumbu utama fokus. Dengan demikian, hewan yang telah berevolusi dengan bidang pandang luas sering memiliki mata yang menggunakan lensa takhomogen.[1]

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.[1]

Mata pemantulSunting

Sebuah alternatif untuk lensa adalah melapisi bagian dalam mata dengan "cermin", dan mencerminkan gambar agar memfokuskan pada titik pusat.[1] Sifat mata ini berarti bahwa jika seseorang mengintip ke pupil mata suatu organisme, seseorang itu akan melihat gambar yang sama dengan apa yang dilihat organisme, dipantulkan kembali keluar.[1]

Banyak organisme kecil seperti rotifera, copepoda, dan cacing pipih menggunakan organ seperti ini, namun mata pemantul terlalu kecil untuk menghasilkan gambar yang dapat digunakan.[1] Beberapa organisme yang lebih besar, seperti kerang, juga menggunakan mata pemantul. Kerang Pecten hingga memiliki 100 skala milimeter mata pemantul menyusuri tepi cangkangnya. Struktur ini dapat mendeteksi objek bergerak dengan melewati lensa berturutan.[1]

Terdapat setidaknya satu vertebrata, Dolichopteryx longipes, yang matanya termasuk optik reflektif untuk memfokuskan cahaya. Masing-masing 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, dengan cermin melengkung terdiri dari banyak lapisan lempeng kecil reflektif terbuat dari kristal guanin.[15]

Mata majemukSunting

 
Gambar mata majemuk seekor lalat rumah menggunakan mikroskop elektron payar.
 
Anatomi mata majemuk pada serangga.
 
Artropoda seperti lalat biru ini memiliki mata majemuk.

Sebuah mata majemuk dapat terdiri dari ribuan fotoreseptor individual atau omatidia (omatidium, tunggal). Gambar yang dipersepsikan merupakan kombinasi masukan ransangan dari berbagai omatidia ("satuan mata" individual), yang terletak di permukaan cembung, sehingga menunjuk ke arah yang sedikit berbeda. Dibandingkan dengan mata sederhana, mata majemuk memiliki sudut pandang yang sangat besar, dapat mendeteksi gerakan cepat, dan dalam beberapa kasus, dapat mendeteksi polarisasi cahaya.[16] Karena lensa individual sangat kecil, efek difraksi memaksakan batasan pada kemungkinan resolusi yang dapat diperoleh (dengan asumsi bahwa mata majemuk tidak berfungsi sebagai susunan berfase). Hal ini hanya dapat diatasi dengan meningkatkan ukuran dan jumlah lensa. Untuk melihat dengan resolusi sebanding dengan mata sederhana manusia, manusia akan membutuhkan mata majemuk sangat besar, memiliki radius sekitar 11 meter (36 kaki).[17]

Mata majemuk terbagi ke dalam dua kelompok: mata aposisi, yang membentuk beberapa gambar terbalik, dan mata superposisi, yang membentuk bayangan tegak tunggal.[18] Mata majemuk umum pada artropoda, dan juga terdapat pada Annelida dan beberapa moluska dwikatup. [19] Mata majemuk, setidaknya pada artropoda, tumbuh di bagian tepi dengan penambahan omatidia baru.[20]

Lihat pulaSunting

CatatanSunting

  1. ^ Tidak ada konsensus universal pada jumlah yang tepat dari filum Animalia; penyataan jumlah sedikit bervariasi dari penulis ke penulis.

ReferensiSunting

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y Land, M. F.; Fernald, R. D. (1992). "The evolution of eyes". Annual Review of Neuroscience 15: 1–29. doi:10.1146/annurev.ne.15.030192.000245. PMID 1575438. 
  2. ^ Frentiu, Francesca D.; Adriana D. Briscoe (2008). "A butterfly eye's view of birds". BioEssays 30 (11–12): 1151–62. doi:10.1002/bies.20828. PMID 18937365. 
  3. ^ "Circadian Rhythms Fact Sheet". National Institue of General Medical Sciences. Diakses tanggal 3 June 2015. 
  4. ^ Breitmeyer, Bruno (2010). Blindspots: The Many Ways We Cannot See. New York: Oxford University Press. p. 4. ISBN 978-0-19-539426-9. 
  5. ^ Nairne, James (2005). Psychology. Belmont: Wadsworth Publishing. ISBN 0-495-03150-X. OCLC 61361417. 
  6. ^ Bruce, Vicki; Green, Patrick R.; Georgeson, Mark A. (1996). Visual Perception: Physiology, Psychology and Ecology. Psychology Press. p. 20. ISBN 0-86377-450-4. 
  7. ^ BioMedia Associates Educational Biology Site: What animal has a more sophisticated eye, Octopus or Insect?
  8. ^ "Who You Callin' "Shrimp"? – National Wildlife Magazine". Nwf.org. 2010-10-01. Diakses tanggal 2014-04-03. 
  9. ^ Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernama Cronin2008
  10. ^ Kozmik, Z.; Ruzickova, J.; Jonasova, K.; Matsumoto, Y.; Vopalensky, P.; Kozmikova, I.; Strnad, H.; Kawamura, S.; Piatigorsky, J. et al. (Jul 2008). "Assembly of the cnidarian camera-type eye from vertebrate-like components" (Free full text). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 (26): 8989–8993. Bibcode:2008PNAS..105.8989K. doi:10.1073/pnas.0800388105. ISSN 0027-8424. PMC 2449352. PMID 18577593. 
  11. ^ Fernald, Russell D. (2006). "Casting a Genetic Light on the Evolution of Eyes" (PDF). Science 313 (5795): 1914–1918. Bibcode:2006Sci...313.1914F. doi:10.1126/science.1127889. PMID 17008522. 
  12. ^ Nilsson, Dan-E. (1989). "Vision optics and evolution". BioScience 39 (5): 298–307. doi:10.2307/1311112. JSTOR 1311112. 
  13. ^ Speiser, D. I.; Eernisse, D. J.; Johnsen, S. N. (2011). "A Chiton Uses Aragonite Lenses to Form Images". Current Biology 21 (8): 665–670. doi:10.1016/j.cub.2011.03.033. PMID 21497091. 
  14. ^ a b c Wilson, M. (1978). "The functional organisation of locust ocelli". Journal of Comparative Physiology 124 (4): 297–316. doi:10.1007/BF00661380. 
  15. ^ Wagner, H.J.; Douglas, R.H.; Frank, T.M.; Roberts, N.W. & Partridge, J.C. (Jan 27, 2009). "A Novel Vertebrate Eye Using Both Refractive and Reflective Optics". Current Biology 19 (2): 108–114. doi:10.1016/j.cub.2008.11.061. PMID 19110427. 
  16. ^ Völkel, R; Eisner, M; Weible, K. J (June 2003). "Miniaturized imaging systems" (PDF). Microelectronic Engineering. 67–68 (1): 461–472. doi:10.1016/S0167-9317(03)00102-3. 
  17. ^ Land, Michael (1997). "Visual Acuity in Insects" (PDF). Annual Review of Entomology 42: 147–77. doi:10.1146/annurev.ento.42.1.147. PMID 15012311. Diakses tanggal 27 May 2013. 
  18. ^ Gaten, Edward (1998). "Optics and phylogeny: is there an insight? The evolution of superposition eyes in the Decapoda (Crustacea)". Contributions to Zoology 67 (4): 223–236. 
  19. ^ Ritchie, Alexander (1985). "Ainiktozoon loganense Scourfield, a protochordate? from the Silurian of Scotland". Alcheringa 9 (2): 137. doi:10.1080/03115518508618961. 
  20. ^ Mayer, G. (2006). "Structure and development of onychophoran eyes: What is the ancestral visual organ in arthropods?". Arthropod Structure and Development 35 (4): 231–245. doi:10.1016/j.asd.2006.06.003. PMID 18089073. 

BibliografiSunting

Bacaan tambahanSunting

Pranala luarSunting