Еволюцията на окото | е пример за хомоложен орган, който имат много животни

Еволюцията на окото е пример за хомоложен орган, какъвто имат много животни.

Някои компоненти на окото, като например светлочувствителните опсини, изглежда имат общ произход. Те са еволюирали веднъж, в началото на еволюцията на животните. Те контролират превръщането на фотоните в електрически сигнали. Например един опсин, открит в ретината на бозайниците, меланопсин, участва в циркадните ритми и зеничния рефлекс, но не и в зрението.

От друга страна, сложните очи, които образуват изображения, са еволюирали около 50 до 100 пъти, като при изграждането им са използвани много от същите протеини и генетични инструменти.

Изглежда, че сложните очи са се появили за първи път преди няколко милиона години, по време на бързия взрив на еволюцията, известен като Камбрийската експлозия. Няма доказателства за съществуването на очи преди камбрия, но много очи могат да се видят във вкаменелости от среднокембрийските Burgess Shale.

Очите показват много адаптации, за да отговорят на нуждите на организмите, които ги имат. Очите се различават по своята острота (точност на зрението), чувствителност при ниска осветеност и способност да откриват движение или да идентифицират обекти. Чувствителността им към дължините на вълните определя дали могат да виждат цветно и кои цветове могат да виждат.




  Сухоземните охлюви обикновено имат два комплекта пипала на главата си: горният чифт има око в края, а долният чифт е за обоняние.  Zoom
Сухоземните охлюви обикновено имат два комплекта пипала на главата си: горният чифт има око в края, а долният чифт е за обоняние.  

Тази богомолка има маскирани очи  Zoom
Тази богомолка има маскирани очи  

Основни етапи в еволюцията на окото.  Zoom
Основни етапи в еволюцията на окото.  

Скачащ паяк. Паяците имат няколко очи.  Zoom
Скачащ паяк. Паяците имат няколко очи.  

Окото на едно мекотело: кралицата на конусите.  Zoom
Окото на едно мекотело: кралицата на конусите.  

Скорост на еволюцията

Първите вкаменелости на очи се появяват през долния камбрий, преди около 540 милиона години. През този период се наблюдава изблик на очевидно бърза еволюция, наречена "камбрийска експлозия". Еволюцията на очите може би е поставила началото на надпревара във въоръжаването, която е довела до бърз подем на еволюцията.

По-рано организмите може да са използвали светлинна чувствителност, но не и за бързо придвижване и навигация чрез зрение.

Трудно е да се определи скоростта на еволюцията на очите. Простото моделиране предполага малки мутации, подложени на естествен подбор. Това показва, че един примитивен оптичен сетивен орган, базиран на добри фотопигменти, би могъл да еволюира в сложно око, подобно на човешкото, за около 400 000 години.


 

Ранни етапи на еволюцията на очите

Най-ранните светлинни сензори са били очните точки. Те са фоторецепторни протеини, открити при протистите. Очните точки могат да различават само светлината от тъмнината. Това е достатъчно за ежедневното синхронизиране на циркадните ритми. Те не могат да различават форми, нито да определят от коя посока идва светлината.

Очни точки се срещат при почти всички основни групи животни. При еуглените очната ябълка, наречена стигма, се намира в предната част. Червеният пигмент засенчва колекция от чувствителни на светлина кристали. Заедно с водещото камшиче, очната ябълка позволява на организма да се движи в отговор на светлината, за да извършва фотосинтеза и да предсказва деня и нощта. Тези движения са основните циркадни (дневни) ритми.

В мозъците на по-сложни организми има зрителни пигменти. Смята се, че те помагат за синхронизиране на хвърлянето на хайвера с лунните цикли. Чрез засичане на фините промени в нощното осветление организмите могат да синхронизират освобождаването на сперматозоиди и яйца, за да постигнат максимално оплождане на яйцата си.

Самото зрение се основава на основната биохимия, която е обща за всички очи. Начинът, по който този биохимичен инструментариум се използва за интерпретиране на околната среда на организма, варира в широки граници. Очите имат широк спектър от структури и форми. Всички те са еволюирали много по-късно от основните протеини и молекули.

На клетъчно ниво изглежда, че има два основни "дизайна" на очите - единият е характерен за протостомите (мекотели, червеи и членестоноги), а другият - за деутеростомите (хорди и бодлокожи).



 Стигмата (2) на еуглена крие светлочувствително петно.  Zoom
Стигмата (2) на еуглена крие светлочувствително петно.  

PAX6

PAX6 е протеинът, който се кодира от гена PAX6.

PAX6 е главен контролен ген или "транскрипционен фактор" за развитието на очите и други сетивни органи. Той е важен от медицинска гледна точка, тъй като различни мутации водят до дефекти в зрението.


 

Въпроси и отговори

В: Кой е пример за хомоложен орган?


О: Еволюцията на окото е пример за хомоложен орган, който имат много животни.

В: Какво прави опсинът?


О: Опсините контролират превръщането на фотоните в електрически сигнали.

В: Кога са се развили сложните очи?


О: Изглежда, че сложните очи са се развили за първи път преди няколко милиона години, по време на бързия взрив на еволюцията, известен като Камбрийската експлозия.

В: Има ли доказателства за съществуването на очи преди камбрийския период?


О: Няма доказателства за съществуването на очи преди камбрия, но много очи могат да се видят във фосили от среднокембрийските шисти Burgess.

В: Как се различават очите при различните организми?


О: Очите се различават по остротата си (точността на зрението), чувствителността си при слаба светлина и способността си да откриват движение или да идентифицират обекти. Чувствителността им към дължината на вълната определя дали могат да виждат цветно и кои цветове могат да виждат.

Въпрос: Каква роля играе меланопсинът?


О: Меланопсинът, опсин, който се намира в ретината на бозайниците, участва в циркадните ритми и зеничния рефлекс, но не и в зрението.

В: Кое събитие бележи началото на еволюцията на сложните очи?


О: Сложните очи започват да се развиват по време на бързия еволюционен взрив, известен като Камбрийската експлозия.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3