ВВЕДЕНИЕ
Для человека глаза – это окно в мир, украшение внешнего облика, «зеркало» души... Для специалиста, знакомого с устройством глаза, этот орган служит воплощением мудрости природы. Благодаря зрению, хаотически распространяющиеся кванты света формируют детальное изображение окружающего мира. Исследование данного ключевого элемента, позволяет лучше разобраться в загадке возникновения Homo и многообразия живой природы. На схеме эволюционного процесса существа, обладающие зрением, появились в эпоху раннего палеозоя. Возникновение органов зрения считается значимым событием, которое соединило прецизионную оптику, мощный вычислительный аппарат и высокочувствительные фоторецепторы.
Свойства органов зрения оказались в неразрывной связи не только с биологическими и физиологическими особенностями, но и с законами физики. Стремясь к наиболее объективному рассмотрению филогенеза органов зрения, автор изначально опирался на синтетическую теорию эволюции (СТЭ), объединяющую дарвиновское учение и генетику, но, как оказалось, этого недостаточно. В данной статье отражены некоторые сомнения, не участвовала ли в создании зрения целенаправленная и детерминированная программа извне. Этот аспект идёт в разрез с концепцией эволюционизма и подтверждает креационизм, обусловленный участием скрытых миров.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЛАЗА, КАК УСТРОЙСТВА ЛОКАЦИИ
Данные о схематическом глазе опубликованы в специальной литературе, поэтому нет смысла останавливаться на особенностях. По принципу работы и своему устройству глаз представляет собой аналоговую камеру, действующую при внешней подсветке. В нем, как и в системах оптической локации, имеется многоэлементный фотоприемник и системы полей зрения: широкого (с большим апертурным углом, но с малой разрешающей способностью) и центрального (с высокой разрешающей способностью, но в малом угле). Известно о способности глаза адаптироваться к условиям наблюдения, автоматически настраиваться на резкость и менять светосилу в зависимости от внешних условий. Автор анализировал особенности органов зрения, используя уравнение канала локации для систем с матричным фотоприемником [2]. Получилось, что разрешающая способность глаза «на бесконечности» обеспечивается согласованием между объективом и дискретностью матрицы. При этом принимаемый светочувствительными элементами сигнал не зависит от расстояния до предмета и входной апертуры, но возникает зависимость от характерной длины волны. от характерной длины волны. Глаз способен переключать максимум светочувствительности на длину волны ~ 0,55 мкм (фотопическое зрение) или на ~ 0,51 мкм (скотопическое зрение). Эта перенастройка (эффект Пуркине), не имеет однозначного объяснения. Разрешающая способность глаза определяется дифракционным пределом и равна (1...3)х10^-4 рад в точном соответствии с размерами глаза и длиной волны фотопического зрения. Такое соответствие получается только при системном проектировании, но не при случайном совпадении уникальных признаков.
По оценкам пороговое значение энергии при фотопическом зрении составляет ~3х10^-13 Дж. Эта величина на порядки превышает пороговую чувствительность центрального зрения в ночных условиях, полученную различными авторами [4]. Такое различие свидетельствует о способности глаза адаптироваться к условиям как недостаточной, так и избыточной освещенности. Об этом свидетельствует поистине гигантский динамический диапазон глаза – более 1 млрд. В своё время С.И. Вавилов обосновал фототропизм глаза, при котором «спектральная кривая чувствительности глаза попадает в максимум спектральной кривой энергии Солнца» [1]. Однако, данная задача требует более детального рассмотрения глаза в составе сбалансированной информационной системы.
ПРОЦЕСС ФИЛОГЕНЕЗА: ПОИСК КОНЦЕПЦИИ ГЛАЗА
Глаз человека имеет некоторые особенности. Например, если у природных аналогов фоторецепторы повернуты светочувствительными сегментами к свету, а нейроны располагаются за ними, то у нашего глаза все наоборот: фоторецепторы повернуты от света, а нейронные сети расположены во внутренних слоях сетчатки. Эта особенность позволяет не только регистрировать, но и обрабатывать видеоинформацию непосредственно в глазе. Нейрофизиологи называют сетчатку одним из периферийных отделов мозга. В наше время подобная технология частично реализована, разве что, в интегрированных мультиплексах и ПЛИС. Человеческие глаза содержат 250 млн. фоторецепторов, которые соединяются с мозгом миллионами нервных волокон. Для обработки видеоинформации требуются большие скорости передачи и обработки информации (сотни Мбит/с) и высокая точность управления [3]. Все это обеспечивается центральной нервной системой (ЦНС), развитие которой, в свою очередь, зависит от сенсорных систем, через которые поступает информация об окружающем мире. Модель развития глаза предполагает, что глаз и мозг развивались параллельно от некоторого зачаточного уровня. Филогенез происходил путем усложнения клеточной структуры, капсулирования яблока и пролиферации нейронных узлов. Поиск закономерностей в этом процессе – нереально сложная задача.
Несмотря на невозможность измерений и расчётов in Vito, получилось нереально оптимальное распределение тканей различной оптической плотности внутри глазного яблока. Чтобы продемонстрировать эту «расчётливость», воспользуемся моделью редуцированного глаза. Разрешающая способность достигается за счет того, что размер светочувствительных элементов (a) точно соответствует дифракционному пределу, то есть a=2,4λF/D, где λ – характерная длина волны, F – сопряженное фокусное расстояние объектива, а D – размер входного зрачка. Отсюда получается пропорция редуцированного глаза: a/λ=2,4F/D=2,4L/D, причём характерная длина волны играет определяющую роль и при стимуляции фоторецепторов, и при выборе размеров глазного яблока. При среднем размере сенсорной клетки a » 8 мкм и λ=0,55 мкм получаем L/D=6. Следовательно, при D = 4,0 мм, размер яблока L=24 мм. Эта оценка точно соответствует модели редуцированного глаза. Возникает вопрос: как возникла связь между спектральной чувствительностью фоторецепторов и размерами глаза, настроенными на определённую длину волны? Нетрудно убедиться, что уменьшение D до 2 мм при избыточной освещенности приводит к снижению разрешающей способности (пятно фокуса увеличивается, и пиксель формируется группой клеток). При этом дифракция и виньетирование служат эффективной защитой от переоблученности сетчатки. Получается, что филогенез глаза не ограничивался структуризацией тканей. Налицо системный подход.
Оптическая система зрения состоит из двух взаимно съюстированных глаз. Каждое глазное яблоко закреплено в глазной впадине, как в направляющих шарового шарнира, а их движения точно скоординированы, причем центр вращения каждого глаза точно совпадает с его геометрическим центром. При этом не обошлось без типично технического решения: одна из управляющих движением глаза косых мышц переброшена через особую косточку, напоминающую механический блок. Взаимная юстировка глаз не ограничивается согласованием осей визирования по направлению. Для синтеза стереоизображения фоторецепторы и рецептивные поля каждого глаза корреспондируются через таламические клетки мозга таким образом, что каждый пиксель изображения формируется сигналами, получаемыми каждым глазом от одной сопряженной точки предмета. Обозначим Dx – отклонение точки изображения, проецируемой на сетчатку. Тогда сопряженный угол наклона оси визирования в пределах этого отклонения определяется из соотношения y = arctg Dx/F. Допуск на сонаправленность осей фиксации должен соответствовать смещению точки изображения на размер фоторецептора, то есть Dx = a/2, иначе связи, по которым осуществляется корреспондирование сигналов, будут нарушены. Отсюда точность фиксации оси каждого глаза определяется, как и дифракционный предел: Dy / 2F = 1,22 λ/D. Таким образом, взаимная юстировка глаз зависит от характерной длины волны. С учетом ИД получаем допуск, соответствующий разрешению глаза: Dy = 3х10^-4 рад.
В точной механике, при фиксации подвижных звеньев друг относительно друга, выполнение подобного требования достигается за счет выбора конструкционных материалов, точной обработки сопрягаемых деталей, применения прецизионных приводов, и прочих ухищрений. Настройка-юстировка оптико-электронных приборов осуществляется на специальных стендах. Природа «из ничего» создала точное оптико-механическое устройство с автоматическим позиционированием и аккомодацией. В живых организмах вряд ли найдутся органы, размеры и свойства которых обусловлены какой-то физической постоянной в точном соответствии с численным расчётом при отсутствии каких бы то ни было ИД. Все живые организмы, независимо от их разумности, воспринимают информацию исключительно в аналоговом виде. Фоторецепторы реагируют на свет по реакции медиаторов, содержащихся в клеточной органелле. Для точной настройки глаза требуется согласовать фотохимию медиаторов и хроматизма оптики с данными спектрометрии и фотометрии подсветки, обеспечивая при этом строгие допуска и оптимизацию конструктива. Это настолько сложная задача, что объяснить конечный результат спонтанно-случайным отбором невозможно! Ведь речь идёт о многопараметрической оптимизации уникального био-оптического прибора по целому ряду независимых параметров, заведомо неизвестных. Математические методы позволяют решать такие задачи при комплексном подходе, с учётом заранее известных ИД (?). Отсюда следует, что глаз, скорее всего, появился сразу в готовом виде, либо сформировался по какой-то заранее заданной «программе». Эволюцию принято представлять, как последовательность случайных отклонений, приводящих к появлению и наследованию наиболее благоприятных признаков. Сегодня не удастся построить палеонтологический ряд, который объяснял бы все стадии филогенеза органов зрения. Отбор по принципу «лучше-хуже» не имеет никакого смысла: «Оптика – дело тонкое». Это тот случай, когда зрение или работает, или его нет.
Простейшая смотрящая система представляет собой камеру-обскуру. Её разрешающая способность определяется дифракцией, то есть соотношение размеров ~D/L, а дискретность сетчатки ~a/2L. Из этих соотношений следует, что пропорции камеры имеют вид: a/λ = 1,22 D/L = 2,4 L/D. Очевидно, что развитие оптической системы такого глаза при отсутствии фокусирующего объектива неизбежно заходит в тупик, поскольку получается, что D˃˃L. Увеличение разрешающей способности требует увеличения размеров зрачка и уменьшения размеров камеры. Но уменьшение размеров камеры сопровождается сужением поля зрения. Клетки такого зачатка могли секретировать что-то наподобие слизи, заполняющей камеру прозрачной субстанцией. В этом случае за счет эпителия или сил поверхностного натяжения могла образоваться преломляющая поверхность, согласованная с размером глаза. Подобное устройство с примитивным иммерсионным объективом имеет пропорции a/λ = 2,4 F/D = 2,4kr/D, где k = n/(n-1), n – показатель преломления субстанции, а r – радиус кривизны преломляющей поверхности. Полагая, что реальные значения r»L/2, а k = 4 (при n=1,3), получается, что такая оптическая система имеет сопряженный фокус F=2L, поэтому получение резкого изображения невозможно. Для получения изображения предметов вблизи такому глазу необходимо сильно диафрагмировать входной зрачок, ухудшая при этом и чувствительность, и разрешение. В принципе, данная ситуация допускает увеличение размера глаза, но оптимизировать его конструкцию в данном случае не удастся. Для «скачка эволюции» требовалось появление в оптической системе глаза фокусирующего элемента – хрусталика. Появление хрусталика можно считать самой большой загадкой в филогенезе глаза.
КЛЮЧЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ: ХРУСТАЛИК ГЛАЗА
Хрусталик – это компонент оптической системы, в состав которой входят ещё роговица, две камеры с водянистой влагой и стекловидное теле. Он представляет собой двояковыпуклую линзу из белковых волокон с радиально-симметричным распределением показателя преломления, или, как говорят оптики, с градиентным индексом. Хрусталик состоит из особых растворимых белков: α- и β-кристаллин, обладающих окном прозрачности в характерном спектральном диапазоне. Эти белки отличаются органоспецифичностью и не встречаются нигде в других тканях. В то же время, они не обладают видовой специфичностью, то есть у человека и у различных животных эти белки идентичны. Это позволяет лечить катаракту трансплантацией в больной глаз человека хрусталика из глаза свиньи. Содержание кристаллин в хрусталике аномально высокое – 35% (для сравнения, содержание белков в мышцах ~25%), что характерно для уникального биооптического материала с заданными упруго-жесткими свойствами и аномально большим показателем преломления (n=1,4, почти как у флюорита). Показатель преломления хрусталика определенным образом согласован с преломлением стекловидного тела, что играет важную роль в эмметропии зрения.
Тем же свойством органоспецифичности обладает родопсин - основной зрительный пигмент сетчатки. При поглощении квантов света этот белок претерпевает изомеризацию, что приводит к изменению ионного транспорта в фоторецепторе - возникает электрический импульс, который передаётся в мозг. Случайным образом такая фотохимия возникнуть не могла, поскольку она требует точного соответствия между составом и функцией разных частей глаза, изначально ничем не связанных.
Поверхности хрусталика имеют асферическую форму, регулируемую за счет упругих деформаций под действием распределенного усилия цилиарной мышцы, передаваемого через ресничное тело или, цинновую связку. Хрусталик помещен в специальную капсулу, подвешенную в ресничном теле, наподобие гамака, с помощью множества тончайших мембран – зонулярных волокон. Это устройство позволяет менять форму хрусталика в процессе аккомодации с минимальными аберрациями. Управление формой хрусталика осуществляется путем сокращения или расслабления цилиарной мышцы в зависимости от контрастности (резкости) изображения. Аккомодация позволяет глазу формировать на сетчатке стигматическое изображение предметов, попадающих в центральное поле зрения. Вне желтого пятна система глаза дает менее четкое, но частично исправленное астигматическое изображение, контрастность которого вполне достаточна для ориентации в пространстве.
Согласно СТЭ, редуцированный глаз возник в результате случайного появления ключевых элементов системы зрения и их случайного сопряжения с исключительно высокой точностью. Простите, но вероятность этого случайного совпадения равна нулю! К тому же для юстировки любой оптической системы необходимо, чтобы её компоненты имели достаточно высокое качество. Получение качественного изображения зависит от выполнения ряда требований, включая
- соблюдение допусков на взаимное расположение компонентов,
- точное соблюдение формы преломляющих поверхностей,
- оптическое качество (чистоту) преломляющих поверхностей,
- оптическую однородность и прозрачность элементов системы.
Исправление астигматизма и сферических аберраций достигается за счет особой формы хрусталика и объёмного профиля распределения показателя преломления. Чтобы сделать количественные оценки, воспользуемся критериями качества оптической системы. Допустимый относительный уровень аберраций определяется с учётом той же характерной длины волны (λ). Критерий Рэлея обеспечивает пространственное разрешение точечных источников света при угловом расстоянии между ними, равном дифракционному пределу фокусирующей системы. Для выполнения этого требования волновые искажения не должны превышать λ/4. Опытами установлено, что основные типы оптических аберраций системы глаза отвечают этому критерию (по данным из [5]). Необходимо учесть, что глаз формирует изображение, состоящее из бесчисленного числа светящихся точек – кружков Эри. Для максимальной световой чувствительности и снижения вредного рассеяния необходимо, чтобы в первом дифракционном порядке сфокусированного света на каждый фоторецептор приходилось ~80% световой энергии, отраженной от сопряженной точки предмета (в пределе). Это требование выполняется, если среднеквадратичное значение аберраций не превышает λ/14 (критерий Моришаля). В этом случае считается, что система оптически скорректирована. При равномерно - случайном распределении погрешностей, вносимых элементами системы глаза, на долю каждой поверхности хрусталика приходится допуск ~ λ/25 или, если учесть, что λ=0,55 мкм, всего ~0,02 мкм. Такой допуск, менее 0,1 ширины интерференционного кольца, при обработке детали асферической формы означает исключительно высокий класс мастерства. Если добавить, что необходимая чистота оптических поверхностей достигается при шероховатости менее 0,05 мкм и отсутствии дефектов поверхности, то можно наглядно представить степень мастерства природы, отразившейся в крохотной детали глаза. А ведь хрусталик, с анатомической точки зрения, принято считать всего лишь местным утолщением эпителиального слоя, образованного слоями отмирающих клеток.
Указанные выше допуски соблюдаются при «доводке» хрусталика во всем огромном диапазоне его аккомодации – при его упругом деформировании. Причем все изменения формы преломляющих поверхностей связаны между собой сложной зависимостью, что необходимо для эмметропии глаза. Как осуществляется аккомодация глаза до конца неясно, поскольку еще не существуют (даже в проектах) подобные объективы с переменным фокусом, обеспечивающие автонастройку и фиксацию сопряженного фокусного расстояния при неизменном масштабе изображения. Ближайшим техническим аналогом служат трансфокаторные системы с обратной связью, но им ещё далеко до совершенства обычного глаза. Помимо высокой точности выполнения формы, положение хрусталика в яблоке точно съюстировано, что обеспечивает стигматизм системы зрения. В обеспечение бинокулярного зрения ось хрусталика смещена относительно оптической оси глаза, чтобы ось визирования, направленная на общую для двух глаз точку, определенным образом попадала на центральную ямку, фовеа – репер, обозначающий центр сетчатки. Взаимное расположение осей и децентровка хрусталика определяются базовым размером, равным расстоянию между центрами глазных впадин. Создается впечатление, что при настройке системы зрения мозг создаёт виртуальную систему координат, чтобы контролировать взаимное положение глаз и их аккомодацию.
Как происходит юстировка до сих пор неясно. Ведь хрусталик, несмотря на точное позиционирование относительно других компонентов, изолирован. Сохраняя неизменные пропорции в ходе онтогенеза, как и весь глаз, хрусталик существует почти автономно. Все метаболические процессы в нем происходят намного медленнее, чем в других тканях и отличаются высокой стабильностью. Он контактирует только с гуморальными средами через полупроницаемую капсулу, больше напоминающую защитный целлофановый чехол, и непосредственно не связан ни с кровеносной системой организма, ни с окружающими тканями. Изоляция хрусталика, как оптического элемента, является обязательным условием сохранения его работоспособности максимально длительное время. Малейшие изменения внутренней среды в результате травмы или инфекции зачастую приводят к катаракте и потере зрения. В организме позвоночных нет гомологических элементов, которые в результате последовательных мутаций могли бы трансформироваться в хрусталик и другие компоненты глаза. Откуда в первобытной природе появились столь специфические и оптически прозрачные материалы? Ведь для этого требовалось появление в месте формирования зачатка глаза клеток эпителия, кардинально отличающихся по составу и метаболизму от всех других тканей. Даже если допустить, что первым шагом к появлению хрусталика, явилось случайное появление в зачатке глаза какого-то новообразования, это ничего не даёт с точки зрения получения какого бы то ни было изображения, пока не соблюдены все критерии, пропорции и настройки. Таково свойство прецизионных оптических систем.
ФИЛОГЕНЕЗ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЗРЕНИЯ
Существующие в природе аналоги глаза и эмбриональные зачатки имеют крохотные размеры и весьма специфическое строение. Можно предположить, что именно они стали прототипом оптической системы глаза. Действительно, изменение входного зрачка в камере-обскуре напоминает процессы аккомодации и адаптации. Если при этом происходит изменение кривизны наружной преломляющей поверхности, то можно говорить о регулировке сопряженного фокусного расстояния F¢, и аналогия с работой хрусталика становится очевидной. Как показывают пропорции глаза, первоначальный размер камеры-обскуры, составлял не более 2 мм. Этот размер соответствует реально существующему аналогу – глазу моллюска наутилуса. Учитывая, что на один фоторецептор приходится, в среднем, ~ 10 мкм^2, получим первоначальное число клеток ретины порядка ста тысяч – вполне реальное значение. Происходила ли при этом какая-то оптимизация и настройка обскуры? – Это вопрос без ответа.
Возможно, возникновение фасеточного зрения происходило тем же путём, что и редуцированного. Фасеточное зрение характерно для насекомых и членистоногих, у которых размеры головы намного меньше редуцированного глаза, а мозг совсем крохотный. И тут природа продемонстрировала воистину гениальные способности и понимание физики. Фасеточный глаз напоминает волоконно-оптический жгут, интегрированный в систему зрения максимально простым способом. Функции управления глазом во многом упростились. Вместо сложнейших механизмов аккомодации и юстировки фасеточный глаз обзавёлся широчайшим мгновенным полем зрения. Для детального разрешения применяется не прецизионная оптика, а селекция по направлению, спектральному альбедо и поляризации с использованием корреляционной обработки (регистрации движения). Всё это связано с тем, что насекомым приходилось искать добычу в густой листве. А любая добыча стремится замаскироваться или вовремя смыться, чтобы не быть съеденной. В ходе этого смертельного «поединка» насекомые и членистоногие обзавелись дополнительными глазами, а коротковолновая граница зрения сместилась в УФ-диапазон. По принципам функционирования и характеристикам фасеточной системы зрения напоминает волоконную оптику.
На начальной стадии световой поток селектируется по направлению. Для этого служит оптический растр (омматидий), состоящий из множества роговичных линзочек (фасеток). Каждая фасетка фокусирует свет, поступающий из узкого телесного угла на торец согласующего аксикона (кристаллического конуса). Аксикон концентрирует свет на входе оптического волокна (зрительной клетки), которое заканчивается фоторецептором (аксоном). Число волокон составляет десятки тысяч, из них-то и формируется жгут (рабдомер), в котором осуществляется селекция информации. Фоторецепторы передают сигнал непосредственно в мозг, в котором формируется пиксельное изображение. За счёт прямой корреспонденции с мозгом любая муха даст фору мастеру кунг-фу по времени реакции. При анализе фасеточного глаза аналогия с современными системами технического зрения становится очевидной!
Эмбриогенез человеческого глаза вновь напоминает о реализации какой-то «программы». У эмбриона в эпителии сначала образуется первичная камера – хрусталиковая ямка. Затем происходит закрытие ямки и образование пузырька. Внутренние клетки пузырька секретируют ткани хрусталика и гуморальные среды. Постепенно тело хрусталика обособляется, появляются швы, определяющие экваториальную зону. Задние клетки пузырька отделяются от зачатка и трансформируются в клеточную структуру сетчатки. В результате дифференциации наружных клеток эпителия появляются слои, образующие роговицу, капсулу и передний эпителиальный слой хрусталика. За счет пролиферативной активности формируется хрусталик и поддерживаются метаболические процессы. Процесс дифференциации и усложнения клеточной структуры продолжается до тех пор, пока не будут достигнуты оптимальные пропорции и насыщение нейронных связей с центрами зрения. В итоге получается готовое к эксплуатации прецизионное изделие, которое осталось только настроить по месту.
Невольно возникают сомнения, могла ли система зрения возникнуть самопроизвольно? Эти сомнения вызваны не столько сложностью устройства органов зрения, сколько их функциональной спецификой, более характерной для самых совершенных технических, нежели органических форм. Прежде всего, отметим детерминированную соразмерность глаза, отвечающую оптическим расчетам и критериям. Пропорции редуцированного глаза, в отличие от других органов, не зависят ни от пола, ни от размеров тела, ни от каких-то внешних условий. Они фактически не меняются, если не учитывать некоторые патологические отклонения, возникающие в процессе онтогенеза. Таким образом, в отличие от других органов, глаз всегда соответствуют своему уникальному «стандарту».
Крупнейший немецкий физиолог XIX века, Гельмгольц сетовал на несовершенство конструкции глаза, в связи с его чрезмерной чувствительностью к малейшим нарушениям, что (якобы) говорит о врождённой ненадежности. Такая особенность лишний раз подчеркивает, что, в отличие от любого другого органа, глаз, будучи органическим объектом, по своей сути не что иное, как оптико-физическое устройство, обладающее врождённой настройкой и исключительно высокой чувствительностью. Глаза стали нарицательным понятием того, что требует особенно бережного отношения: «Беречь, как зеницу ока».
Рассмотрим еще один непонятный аспект филогенеза. Пропорции глаза допускают отклонения размеров в ту или иную сторону, с сохранением отношения L/D. При сопряженных характеристиках глаза такие изменения могут приводить к незначительным отклонениям апертурного угла широкопольной системы и дифракционного предела разрешения, что далеко не всегда снижает выживаемость вида, а в некоторых случаях может оказаться полезным признаком. Размер глаза человека, в первые годы жизни, увеличивается всего на пару мм без ущерба для зрения. Различия в размерах глаза внутри каждого вида могли закрепиться, учитывая длительность эволюции, многообразие внешних условий и гибкость механизма отбора. Однако обнаружить заметные морфологические отличия, сравнивая таксоны, живущие изолированно друг от друга в различных условиях, не удаётся. Хотя, например, по цвету радужной оболочки глаза отличаются значительно. Если имманентная неизменность пропорций глаза в действительности существует, то её можно объяснить только существованием программы, предопределившей конструкцию и настройку системы зрения в виде строго соблюдаемого на генетическом уровне «проекта». В этом случае надо признать, что отбор из бесконечного разнообразия форм, в какой-то момент сменился детерминацией отдельного органа, в то время как организм, в целом и в частностях, продолжал эволюционировать. Напомню, главной особенностью эволюции считается ковариантная редупликация или, буквально, «самовоспроизведение с изменениями». Как так получилось, что органы зрения в процессе филогенеза приобрели прямо противоположное свойство инвариантной редупликации?
Возникновение органов зрения невозможно объяснить в рамках СТЭ, поскольку случайно-спонтанное возникновение скорректированной системы зрения без учёта законов оптики, фотохимии и спектроскопии попросту невозможно. Возникающие в этой связи вопросы, напоминают о гипотезе акад. А.С. Спирина, одного из авторов учения о строении и функции рибосом, в которой он ставил под сомнение саму возможность появления рибосомы в результате последовательных эволюционных изменений. Рибосома представляет собой самосогласованную и самоуправляемую систему, которая имеет идентичное устройство и у простейших бактерий, и у высокоразвитых позвоночных [6]. По мнению автора гипотезы, которая обсуждалась еще в прошлом веке, рибосома в законченном виде могла появиться только единовременно, в законченном виде, как бы в соответствии с определенным «проектом». К такому же выводу приводит и выше представленный анализ специфичности органов зрения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленный анализ наглядно подтверждает необычную специфику системы зрения. Главная особенность зрения проявляется в универсальной зависимости основных характеристик и устройства глаза от характерной длины волны, отвечающей максимальной яркости солнечной подсветки. Особенно впечатляет конструкция глаза, в которой явно присутствуют технические решения, которые следуют из прецизионных расчётов и самых передовых технологий. Филогенетический процесс эволюции зрения, в принципе, не вписывается в общепринятую концепцию СТЭ и не имеет никаких подтверждений. Впрочем, однозначно утверждать что-либо, исходя из уникальности данного органа и общих представлений о его возникновении, невозможно. Каждый вправе сам выбрать для себя источник Творения, который ему больше по душе: дарвиновская эволюция, всесильный Творец или пришельцы из другого мира.
Сочетание органоспецифичности при видовой однородности и детерминизме глаза, по-видимому, является одним из условий сохранения гомеостаза и работоспособности органов зрения. Эта особенность объясняется физическими и физиологическими причинами, но с ней связаны определенные опасения. Последние годы отмечается снижение качества зрения у населения многих стран. К сожалению, это явление неизбежно, учитывая ухудшение экологии, рост нагрузки на зрение и многое другое. Возрастает риск накопления генетических сбоев. Глаз, по природе своей, очень чувствителен к малейшим отклонениям и дефектам, поэтому он становятся первой жертвой генетических повреждений. А, поскольку функция зрения неразрывно связана с функциями ЦНС, то любая патология зрения обязательно отражается на мозге. Воистину, чем быстрее удастся раскрыть загадки зрения и преодолеть насущные общечеловеческие проблемы, тем с большей уверенностью мы сможем смотреть в будущее. Без исследования механизмов возникновения бинокулярного цветного зрения и раскрытия истинной роли зрения в эволюции высшей нервной деятельностью любое описание системы зрения представляется неполным.
В заключении, напомню о предсказании С.И. Вавилова о том, что свойства глаза со временем станут достоянием не только физиологов и врачей, но и технических специалистов. Сегодня это предвидение воплотилось в жизнь. Наряду с новыми методами лечения глаза, как самого хрупкого сенсорного устройства человеческого организма, появились высокотехнологичные оптические изделия, по своему устройству и принципам действия аналогичные глазу. Остаётся только констатировать, что соединение систем технического зрения с технологиями ИИ открывает новые возможности в роботизации цивилизации. Последствия этого «скачка эволюции» – совсем другая история.
ЛИТЕРАТУРА
1. С.И. Вавилов – Глаз и Солнце / М.: Наука, 1982.
2. В.Г. Карельский / Анализ характеристик систем оптической локации на основе матричных фотоприёмников / М.: «Прикладная физика», №2, 2003 г.
3. Кравков С.В. – Мозг и его работа / М. Изд. АН. СССР, 1950.
4. Луизов А.В. Глаз и цвет / Л. Энергоатомиздат, 1983.
5. Фефилов Б.В. Прикладная оптика / М.: Изд-во геодезической и картографической литературы. 1947.
6. Корочкин Л.И., Ивановский А.Б. Скачки в эволюции. / М.: «Химия и жизнь», № утрачен, 1984.