Путь циклопа: наши глаза изначально представляли собой один глаз, расположенный на макушке
В новом исследовании ученые воссоздали эволюционный путь, который прошли наши глаза, чтобы достичь своей нынешней привычной формы.
Не секрет, что наши глаза, то есть глаза позвоночных, принципиально отличаются от глаз наших далеких родственников, беспозвоночных, из-за их клеточного состава и того, как они развиваются до рождения. Однако то, почему или как эти различия впервые возникли, долгое время оставались неуловимыми, пишет Фокус.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Новое исследование предполагает, что наши глаза произошли от червеобразного предка, обитавшего в океанах 600 миллионов лет назад. То же самое относится и ко всем двусторонним животным — простыми словами, речь идет о животных, тела которых можно разделить на приблизительно зеркально симметричные левую и правую половины.
В рамках нового исследования ученые изучили 36 основных групп ныне живущих животных, чтобы определить, где расположены глаза и светочувствительные клетки, а также то, для чего они нужны. Авторы обнаружили некую закономерность: например, глаза и светочувствительные клетки постоянно располагаются в двух разных местах — парами по обеим сторонам лица и по средней линии головы, над головным мозгом.
По словам соавтора исследования профессора зоологии из Лундский университет Дэна Нильссона, у исследованных животных клетки в парном положении используются для управления движениями, в то время как их аналоги о средней линии различают день и ночь, а также верх и низ. Ученые пришли к выводу, что древний червеобразный предок всех позвоночных животных утратил "управляющую" пару глаз, когда 600 миллионов лет назад перешел к преимущественно неподвижному образу жизни, зарываясь в морское дно. Став фильтратором и не нуждаясь в движении, энергетически затратный тип парных глаз стал бесполезным и дорогостоящим.
Однако подобное изменение образа жизни, как оказалось, не затронуло светочувствительные клетки посередине головы, поскольку животному по-прежнему необходимо было определять время суток и различать верх и низ. Хотя парные глаза исчезли, светочувствительные клетки по средней линии развились в небольшой глаз по средней линии.
Возможно, в течение нескольких миллионов лет это животное снова изменило образ жизни. Возвращение к плаванию вновь ввело необходимость контролировать движение и измерять собственные движения тела для эффективного фильтрационного питания и избегания хищников. Это, по словам ученых, подтолкнуло эволюцию к развитию срединного глаза путем образования небольших глазных чашечек с каждой стороны. Позже эти структуры отделились от срединного глаза, переместились по бокам головы и образовали новые парные глаза: наши глаза.
Данные указывают на то, что потеря и восстановление зрения произошли между 600 и 540 миллионами лет назад. Компоненты срединного глаза сохранились и стали шишковидной железой в головном мозге, которая вырабатывает и выделяет гормон сна мелатонин.
Фактически, осьминоги и улитки независимо друг от друга развили ту же конструкцию глаз и зрительные функции, что и мы, позвоночные. Однако наша сетчатка содержит более 100 типов нейронов, в сравнении с всего лишь горсткой нейронов у осьминогов и улиток. Это делает ее почти такой же сложной, как наша кора головного мозга — внешняя и самая большая часть нашего мозга.
Исследователи полагали, что в эволюции наших глаз эта сложность, вероятно, возникла довольно поздно. Сходства между светочувствительными клетками в мозге и парными глазами легли в основу более ранних гипотез о простом глазе, подобном шишковидной железе, на раннем этапе его эволюции. Однако в своей работе ученые обнаружили, что большая часть этой сложности существовала еще до сетчатки. Простыми словами, ученые считают, что эта сложность, вероятно, присутствовала и в глазу нашего предка-циклопа.
Напомним, ранее мы писали о том, что наши глаза могут рассказать о нас больше, чем считалось ранее.
Ранее Фокус писал о том, что ученые рассказали, как людям удалось развить такое зрение.
При написании использовались материалы University of Sussex, Lund University, Science Alert.