Ewolucja oka
Ewolucja oka jest przykładem homologicznego organu występującego u wielu różnych taksonów.
Niektóre elementy oka, takie jak pigmenty wzrokowe, wydają się mieć wspólnego przodka - to znaczy, że wyewoluowały raz, zanim zwierzęta się zradykalizowały.
Jednak złożone, tworzące obraz oczy wyewoluowały około 50 do 100 razy - wykorzystując w swojej budowie wiele z tych samych białek i zestawów narzędzi genetycznych.
Wygląda na to, że złożone oczy powstały w ciągu kilku milionów lat, podczas gwałtownego wybuchu ewolucji znanego jako eksplozja kambryjska. Nie ma dowodów na istnienie oczu przed kambrem, ale szeroki zakres różnorodności jest widoczny w środkowokambryjskim Burgess Shale.
Oczy wykazują szeroki zakres przystosowań, aby sprostać wymaganiom organizmów, które je noszą. Oczy mogą różnić się ostrością widzenia, zakresem długości fal, które są w stanie wykryć, wrażliwością przy słabym oświetleniu, zdolnością do wykrywania ruchu lub rozpoznawania obiektów, a także zdolnością rozróżniania kolorów.
Główne etapy w ewolucji oka.
Oko mięczaka: królowa koncha.
Pająk skaczący. Pająki mają wiele oczu.
Ta modliszka ma zakamuflowane oczy
Ślimaki lądowe zwykle mają dwa zestawy macek na głowie: górna para ma oko na końcu; dolna para służy do węchu.
Tempo ewolucji
Pierwsze skamieniałości oczu pojawiły się w dolnym kambrze, około 540 milionów lat temu. Okres ten był świadkiem wybuchu najwyraźniej szybkiej ewolucji, zwanej "eksplozją kambryjską". Jeden z biologów utrzymuje, że ewolucja oczu rozpoczęła wyścig zbrojeń, który doprowadził do gwałtownego przypływu ewolucji.
Wcześniej organizmy mogły mieć zastosowanie dla wrażliwości na światło, ale nie dla szybkiego poruszania się i nawigacji za pomocą wzroku.
Trudno jest oszacować tempo ewolucji oka. Proste modelowanie, zakładające małe mutacje poddane naturalnej selekcji, pokazuje, że prymitywny narząd zmysłu optycznego oparty na wydajnych fotopigmentach mógłby ewoluować w złożone oko podobne do ludzkiego w ciągu około 400 000 lat.
Wczesne etapy ewolucji oka
Najwcześniejszymi czujnikami światła były białka fotoreceptorowe. Są nimi gałki oczne, występujące u protistów. Eyespoty potrafią odróżnić tylko światło od ciemności. Jest to wystarczające dla fotoperiodyzmu i dobowej synchronizacji rytmów okołodobowych. Nie potrafią rozróżniać kształtów ani określać kierunku padania światła.
Oczodoły występują u prawie wszystkich głównych grup zwierząt. U Eugleny wziernik, zwany stigmą, znajduje się z przodu. Jego czerwony pigment ocienia zbiór światłoczułych kryształów. Wraz z wiodącym flagellum, gałka oczna pozwala organizmowi poruszać się w odpowiedzi na światło, wspomagać fotosyntezę i przewidywać dzień i noc, co jest podstawową funkcją rytmów okołodobowych.
Pigmenty wzrokowe znajdują się w mózgach bardziej złożonych organizmów i uważa się, że odgrywają rolę w synchronizowaniu tarła z cyklami księżycowymi. Wykrywając subtelne zmiany w nocnym oświetleniu, organizmy mogłyby zsynchronizować uwalnianie spermy i jaj, aby zmaksymalizować prawdopodobieństwo zapłodnienia.
Samo widzenie opiera się na podstawowej biochemii, która jest wspólna dla wszystkich oczu. Sposób, w jaki ten biochemiczny zestaw narzędzi jest wykorzystywany do interpretacji środowiska organizmu, jest bardzo zróżnicowany. Oczy mają szeroką gamę struktur i form, z których wszystkie powstały dość późno w stosunku do białek i molekuł leżących u ich podstaw.
Na poziomie komórkowym wydają się istnieć dwie główne "konstrukcje" oczu, jedna posiadana przez protostomy (mięczaki, robaki obunogie i stawonogi), druga przez deuterostomy (strunowce i szkarłupnie).
Znamię słupka (2) eugleny kryje światłoczułe miejsce.
Powiązane strony
Pytania i odpowiedzi
P: Jaki jest przykład narządu homologicznego?
A: Ewolucja oka jest przykładem narządu homologicznego, który posiada wiele zwierząt.
P: Do czego służy opsina?
O: Opsyny kontrolują zamianę fotonów na sygnały elektryczne.
P: Kiedy rozwinęły się złożone oczy?
O: Wydaje się, że złożone oczy powstały po raz pierwszy w ciągu kilku milionów lat, podczas gwałtownego wybuchu ewolucji znanego jako eksplozja kambryjska.
P: Czy istnieją dowody na istnienie oczu przed okresem kambryjskim?
O: Nie ma dowodów na istnienie oczu przed kambrem, ale wiele oczu można zobaczyć w skamieniałościach ze środkowego kambru Burgess Shale.
P: Jak różnią się oczy u różnych organizmów?
O: Oczy różnią się ostrością widzenia, czułością przy słabym oświetleniu, zdolnością do wykrywania ruchu lub identyfikowania obiektów. Ich wrażliwość na długość fal decyduje o tym, czy widzą w kolorach i jakie kolory widzą.
P: Jaką rolę odgrywa melanopsyna?
O: Melanopsyna, opsina występująca w siatkówce ssaków, jest zaangażowana w rytmy okołodobowe i odruch źreniczny, ale nie w widzenie.
P: Jakie wydarzenie wyznacza początek ewolucji oczu złożonych?
O: Złożone oczy zaczęły się rozwijać podczas gwałtownego wybuchu ewolucji, znanego jako eksplozja kambryjska.
