Выяснена эволюция человеческих глаз: появились из единственного органа на макушке

Ученые обнаружили удивительное доказательство развития зрения людей

Исследование 36 групп животных показало, что предок всех позвоночных потерял парные глаза, ведя неподвижный образ жизни на дне океана, а затем отрастил их заново. По их словам, этот путь занял 60 миллионов лет.

Фото: создано с помощью нейросети gigachat

тестовый баннер под заглавное изображение

Недавнее британское исследование показывают, что человеческим глазам потребовался невероятный эволюционный путь, чтобы достичь нынешней привычной формы. Известно, что глаза позвоночных принципиально отличаются от глаз наших дальних беспозвоночных родственников из-за их клеточного состава и того, как они развиваются до рождения. Однако ответы на вопрос, почему и как впервые возникли эти различия, долгое время оставались неясными. Исследование предполагает, что наши глаза произошли от червеобразного предка, который обитал в океанах 600 миллионов лет назад. То же самое относится ко всем билатеральным животным, чье тело можно разделить на примерно зеркально отраженные левую и правую половины.

В рамках исследования были обследованы 36 основных групп ныне живущих животных, включая почти всех билатеральных, чтобы увидеть, где расположены их глаза и светочувствительные клетки и что они делают. Выявилась четкая закономерность: глаза и светочувствительные клетки последовательно расположены в двух разных местах — по паре на обеих сторонах лица и на средней линии головы, в верхней части мозга. У всех животных клетки в парном положении используются для управления движениями, в то время как их аналоги на средней линии отличают день от ночи и верх от низа.

Древний червеобразный предок всех позвоночных потерял управляющую пару глаз, когда 600 миллионов лет назад вел в основном неподвижный образ жизни, зарываясь в морское дно. Став фильтратором, не требующим перемещения, энергозатратный тип парных глазков стал бесполезным и дорогостоящим. Однако это изменение образа жизни не затронуло светочувствительные клетки в середине головы, потому что животному все еще нужно было чувствовать время суток и различать, где верх, а где низ. Хотя парные глаза исчезли, светочувствительные клетки в средней линии развились в маленький срединный глаз.

Было выявлено, что через несколько миллионов лет это животное снова изменило образ жизни. Возвращение к плаванию вновь привело к необходимости контролировать рулевое управление и измерять движения собственного тела для эффективного фильтрования пищи и избегания хищников. Это подтолкнуло эволюцию к развитию срединного глаза, сформировав маленькие глазные чашечки с каждой стороны. Позже эти глазные чашечки отделились от срединного глаза, переместились по бокам головы и образовали новые парные глаза — наши глаза. Потеря и восстановление зрения произошли между 600 и 540 миллионами лет назад. Компоненты срединного глаза сохранились и стали шишковидным органом в головном мозге, который вырабатывает гормон сна мелатонин. У многих позвоночных шишковидная железа воспринимает свет через прозрачную область в середине головы, но в ходе эволюции млекопитающих она утратила эту способность — возможно, потому что ранние млекопитающие были активны ночью и прятались днем.

Те животные, которые не утратили первоначальных парных светочувствительных клеток своего червеобразного предка, составляют большинство современных беспозвоночных, поскольку они произошли от ветви эволюционного древа, которая никогда не вела статичный образ жизни. К таким животным относятся ракообразные, насекомые, пауки, осьминоги, улитки и многие группы червей. Парные глаза насекомых и ракообразных представляют собой сложные глаза с множеством крошечных линз на каждом глазу. У осьминогов и улиток глаза камерного типа с единственной линзой, и они независимо друг от друга развили тот же дизайн, что и мы, позвоночные. Однако сетчатка человека содержит более 100 типов нейронов (у мышей — 140), в то время как у осьминогов и улиток их всего несколько, что делает ее почти такой же сложной, как кора головного мозга.

Ученые полагали, что эта сложность возникла довольно поздно, но исследование утверждает, что большая ее часть возникла еще до появления сетчатки и, вероятно, уже присутствовала в глазу-предке «циклопа». У позвоночных эволюция глаз и мозга тесно связана: появление новых парных глаз обеспечило сложное поведение, требующее когнитивных способностей и большого мозга.

Источник: www.mk.ru