Далекому от биологии человеку глаз кажется немыслимым с точки зрения эволюции устройством, чрезвычайно сложным. Попробуем разобраться и легким языком объяснить, как возникли наши органы зрения.
Пигментное пятно
Зрение, как способ регистрации освещенности, присутствует уже у одноклеточных организмов. Это, например, маленький красный глазок, знакомый всем по рисункам хламидомонады и эвглены зеленой в школьном учебнике биологии. На этапе возникновения многоклеточных организмов некоторые клетки приобретали сходную способность - регистрировать освещенность. Там, где светло, можно было добывать еду, там где темно, можно было спрятаться в случае опасности. Регистрирующие свет клетки собирались в группы - пигментные пятна, первые примитивные глаза.
Такие глаза встречаются и сейчас у червей, примитивных моллюсков, полипов и других. Например, у гидры, еще один пример из школьного учебника, светочувствительные рецепторы расположены на концах щупалец, видимо, для того, чтобы регистрировать ослабление освещенности, когда добыча проплывает мимо щупальца.
Камера обскура
Что же сделать, чтобы пигментное пятно могло не только регистрировать свет, но и определять его направление? Следует придать глазу объем. И тут эволюция пошла двумя путями. Артроподы (членистоногие - трилобиты, пауки, раки, мухи) развили глаза выпуклые, у некоторых даже на стебельках. Такие глаза обеспечивали отличный круговой обзор и могли идентифицировать, с какой стороны идет свет благодаря разнице в освещенности разных сторон. Наши предки и моллюски пошли другим путем - светочувствительные клетки "спрятались" в углубление, соответственно, также приобрели объемную форму, позволяющую определить источник света, вместо пигментного пятна получилась пигментная ямка. Такие глаза до сих пор встречаются у некоторых улиток и червей.
Пигментная ямка уже позволяла ориентироваться в пространстве при помощи света, но чем глубже она становилась и чем уже было выходящее наружу отверстие, тем точнее получалась картинка изменения освещенности. Из ямки получалась настоящая камера обскура. Именно такие глаза сохранились у современных наутилусов - живых свидетелей эпохи динозавров.
Примитивный глаз
Камера обскура это очень хорошо, однако в ней плещется морская вода. А если закопаться в грунт, то будет бултыхаться еще и песок, ил и другой мусор. Глаза станут бесполезны. Однако легко предположить, что мутация с зарастанием отверстия такого глаза клетками эпителия была достаточно распространена. Существа с изолированной глазной камерой, очевидно, получали возможность быстро прятаться в ил от хищников и стремительно покидать убежище, сохраняя зрение.
В примитивном глазу некоторых моллюсков камера глаза заполнилась стекловидным телом и из покровных клеток стали формироваться роговица и хрусталик глаза за счет выработки большого количества белков-кристаллинов, изменения формы клеток, да и многого другого.
Настоящий глаз
Став монолитным органом из светочувствительных клеток, стекловидного тела, хрусталика и роговицы, глаз обзавелся собственной мускулатурой. Этот процесс так же сложен, но вполне объясним. Имея возможность сокращать и расслаблять мышцы тканей вокруг глаза, можно было кое-как влиять на положение глазного яблока. Соответственно те, кто мог лучше вращать глазами, получали эволюционное преимущество и чаще выживали, закрепляя свои способности и передавая потомкам зачатки мускулатуры, управляющей глазом. Что же касается фокусировки, то кольцевая мышца, регулирующая этот процесс, скорее всего возникла еще на этапе камеры обскура, чтобы регулировать количество света, попадающего на сетчатку, а так же чтобы закрывать камеру при опасности заполнения ее пылью и мусором. Впоследствии эти мышцы стали управлять механикой зрачка и хрусталика.
Самое интересное. О чем не сказано в основном тексте
Глаза возникали у разных групп животных множество раз. Мы лишь упомянули глаза насекомых (а ведь есть еще иглокожие, медузы и многие другие!), сосредоточившись на
происхождении наших органов зрения - глаз позвоночных. Но рассматривали мы в основном глаза моллюсков. Как же так?
Дело в том, что глаза моллюсков и позвоночных очень похожи. Это так называемая конвергентная эволюция, когда у самых разных групп организмов появляются в сходных условиях сходные свойства. Самый распространенный пример - внешнее сходство дельфинов и акул. Примерно так же сходны глаз человека и глаз осьминога.
Эволюция нашего типа зрения изучается на примере моллюсков, так как разные группы этих существ сохранили до наших дней все переходные формы глаз, от пигментного пятна улитки через камеру обскура наутилуса к глазу осьминога, столь же совершенному, как наш собственный. И даже совершеннее, так как глаз позвоночных содержит глупейшую с точки зрения здравого смысла ошибку, на наш взгляд перечеркивающую напрочь все возможные предположения о том, что кто-то всемогущий сознательно участвовал в сотворении жизни на Земле.
Мы говорим о слепом пятне - зоне в сетчатке нашего глаза, через которую нервные волокна от каждой светочувствительной клетки проходят к мозгу. Мы ее не замечаем, так как наш мозг научился достраивать нужное изображение. Откуда взялось слепое пятно?
Нервные волокна у позвоночных проходят прямо поверх сетчатки глаза, в то время как у осьминога они собираются в зрительный нерв проходя по тыльной стороне глаза, как и разместил бы их адекватный проектировщик. Представьте себе, что в объективе вашего фотоаппарата маленькая дырочка и через нее проходят все провода от микросхемы, считывающей изображение к карте памяти. Прямо по объективу. Вот так примерно инженер видит наш с Вами глаз.
В какой-то момент эволюции, скорее всего на этапе перехода от пигментной ямки к камере обскура, у наших предков светочувствительные клетки оказались повернуты к поверхности тела не той стороной. Как именно точно не известно. Можно предположить, что в некоторых новых условиях нашим предкам потребовались глаза не на верхней, где они развились, а на нижней половине тела. Например, если эти существа перестали ползать по илу кембрийских морей и воспарили в манящую синь вод первобытного океана. С точки зрения естественного отбора оказалось выгоднее опустить глаза вниз прямо сквозь полупрозрачное тело их обладателей. Так и возникла ошибка, приведшая к образованию слепого пятна и к вероятности отслоения сетчатки, что тоже связано с расположением нервных волокон поверх нее.
Спасибо тем, кто дочитал до конца. Не стесняйтесь, ставьте лайки, делитесь в соцсетях, подписывайтесь на канал. Для того, чтобы Россия стала действительно великой страной, мы должны нести свет знаний в массы. Образование, даже в таком легком формате, как на канале Локаята - залог нашего общего будущего процветания.
