loader

Pagrindinis

Lašai

Žmogaus akių evoliucija

Nė viena evoliucijos diskusija negali būti išsami, neatsižvelgiant į žmogaus akies problemą. Nepaisant anatomiškai paprastos išvaizdos, žmogaus akis yra nepaprastai sudėtinga struktūra. Net ir mūsų laikais, kai sukaupta daugybė mokslinių žinių, vis tiek reikia paaiškinti visą žmogaus akies sudėtingumą. Panašu, kad kuo daugiau mes jį studijuosime, tuo labiau stebina šis sudėtingumas, kuris mums pasirodė toks aiškus ir prieinamas anksčiau, tačiau dabar, pasitelkęs naują mokslo žinių ratą, jis lieka nesuprantamas kaip niekada anksčiau. Yra daugybė dokumentinių įrodymų, kad Darvinas stebėjosi akies sudėtingumu, nepaisant to, kad jis turėjo mažai žinių, palyginti su šiuolaikiniu mokslu. Ir vis dėlto, nors jis negalėjo tiksliai paaiškinti, kaip tai įvyko, jis tikėjo, kad toks nuostabus sudėtingumas galėjo atsirasti per natūralų evoliucijos procesą. Labai maži pokyčiai, parinkti kaip lengvatiniai, galėjo būti perduodami ir didinami per daugelį kartų, kad būtų sukurtas pagrindinis sudėtingumo stebuklas - kaip žmogaus akis. (Žr. Žmogaus akies struktūrą)

Daugybė perėjimų

Akivaizdu, kad Darvinas nebuvo išprotėjęs. Jis pasiūlė savo evoliucijos teoriją, o pagrindiniai sudėtingų struktūrų, tokių kaip akys, laipsniško vystymosi paaiškinimai įtikino daugumą šiuolaikinių tyrinėtojų. Taigi, ką jis tiksliai pasiūlė paaiškinti tokių struktūrų kaip žmogaus akis sudėtingumą? Apsvarstykite šią Darvino citatą:

"Protas man sako, kad jei galėtų vykti laipsniškas perėjimas nuo paprastos netobulos akies į sudėtingą ir tobulą akį, tada kiekvienas perėjimo lygis būtų naudingas jo savininkui, koks jis yra. Jei toliau akis nuolat keičiasi ir šie pokyčiai yra paveldimi, tai taip pat yra yra tiesa, ir jei tokie pokyčiai kintančiomis gyvenimo sąlygomis būtų naudingi bet kuriam gyvūnui, tai sunku patikėti, kad natūrali atranka gali sukurti tobulą ir sudėtingą akį, nors ir nesuprantama mūsų vaizduotei, nebūtų laikoma perversmu. ". 1

Darvinas negalėjo paaiškinti, kas nutiko tikrovėje, tačiau jis pasiūlė nuoseklią žmogaus akies evoliuciją, pateikdamas kitų būtybių akyse skirtumų pavyzdžius, kurie atrodė ne tokie sudėtingi. Šie skirtumai buvo išdėstyti eilės tvarka progresuojant nuo paprasčiausių iki sudėtingiausių akių. Atsirado daug tarpininkų, kurie evoliucijos mastu sujungė vieno tipo akis su kita. Kai kurios „paprastesnės“ akys yra ne kas kita kaip pleistras nedidelio skaičiaus šviesai jautrių ląstelių, susikaupusių. Šio tipo akys tinka tik atskirti šviesą nuo tamsos. Jis negali atpažinti vaizdų. Pradėdamas nuo tokios paprastos akies, Darvinas ir toliau rodė būtybes su vis sudėtingesnėmis akimis, kol buvo pasiektas žmogaus akies sudėtingumas..

Be abejo, šis scenarijus atrodo pagrįstas. Tačiau daugelis teorijų, kurios iš pradžių popieriuje atrodė pagrįstos, netrukus buvo paneigtos. Tokioms teorijoms reikalingi tiesioginiai eksperimentiniai įrodymai, kad jas būtų galima patvirtinti prieš jas priimant kaip „mokslines“. Ar realiame gyvenime išsivystė tokios sudėtingos struktūros kaip akys? Kaip man pavyko išsiaiškinti, nėra jokių dokumentinių įrodymų, kad kas nors iš padarų, kurie anksčiau neturėjo akių, atrankos mechanizmo pavertė akį ar net akių dėmę. Be to, nemačiau dokumentais pagrįstų įrodymų, kad nė vienas padaras pažvelgė į vienos rūšies akis į kitą. Galiu teigti, kad akių evoliucija niekada nebuvo pastebėta. Žinoma, argumentas yra tas, kad tokia evoliucija trunka tūkstančius ar milijonus metų. Galbūt taip, tačiau be galimybės stebėti ir išbandyti, tokios prielaidos, nors ir pagrįstos, turi turėti daug tikėjimo..

Nuodugnus tyrimas

Būtinas tikėjimas tokiu scenarijumi dar labiau padidėja, kai atsižvelgiama į tai, kad net ir paprasta šviesai jautri vieta yra itin sudėtinga, apimanti daug specialių baltymų ir baltymų sistemų. Šie baltymai ir sistemos yra integruoti taip, kad jei net vieno netektų, regėjimas nutrūktų. Kitaip tariant, norint, kad toks stebuklas kaip regėjimas įvyktų net ir šviesai jautrioje vietoje, vienu metu turėjo vystytis daugybė skirtingų baltymų ir sistemų, nes be jų nebūtų regėjimo. Pavyzdžiui, pirmasis regėjimo žingsnis yra aptikti fotonus. Norėdamos užfiksuoti fotoną, specializuotos ląstelės naudoja molekulę, vadinamą 11-cis-tinklaine. Kai šviesos fotonas sąveikauja su šia molekule, jis beveik akimirksniu keičia savo formą. Ši forma dabar vadinama trans-tinklaine. Šis pokytis lemia kitos molekulės, vadinamos rodopsinu, formos pasikeitimą. Nauja rodopsino forma vadinama metarodopsinu II. Tada metarodopsinas II susijungia su kitu baltymu - transducinu, todėl jis išskiria prijungtą molekulę, vadinamą BVP, ir pasiima kitą molekulę - GTP. GTP-transdusino-metarodopsino II molekulė jungiasi prie kito baltymo, vadinamo fosfodiesteraze. Kai taip atsitinka, fosfodiesterazė skaido molekules, vadinamas cGMP. Šis cGMP skilimas sumažina jų santykinį gausumą ląstelėje. Šį cGMP sumažėjimą suvokia jonų kanalas. Šis jonų kanalas uždaro ir neleidžia natrio jonui patekti į ląstelę. Šis natrio blokavimas patekus į ląstelę sukelia krūvio disbalansą palei ląstelės membraną. Šis krūvio disbalansas siunčia smegenims elektros srovę. Tada smegenys interpretuoja šį signalą, o rezultatas vadinamas regėjimu. Norint sugrąžinti baltymus ir kitas paminėtas molekules į pradinę formą, kad jie galėtų pasiimti kitą šviesos fotoną ir siųsti signalą į smegenis, reikia daugybės kitų baltymų. Jei trūksta kurio nors iš šių baltymų ar molekulių, net ir pačioje elementariausioje akių sistemoje, regėjimas žlugs. 2

Žinoma, kyla klausimas, kaip tokia sistema galėtų pamažu vystytis? Visos dalys turi būti vietoje tuo pačiu metu. Pavyzdžiui, kokią naudą gautų kirminas be akių, jei netikėtai išsivystytų 11-cis-tinklainės baltymai mažoje grupėje arba ląstelių lopinėlyje ant galvos? Tokios ląstelės gali aptikti fotonus, bet kas iš to? Kuo tai naudinga kirminui? Tarkime, kad šios ląstelės kažkaip sukūrė visus baltymus, kurių jiems reikia norint įjungti elektrinį krūvį per savo membranas, reaguojant į į juos patekusį šviesos fotoną. Tai kas? Kokia nauda iš to, kad jie sugeba nustatyti elektrinį potencialą savo membranose, jei nėra nervinio kelio į kirmino smegenis? Kas nutiktų, jei šis kelias staiga vystytųsi ir tokį signalą būtų galima siųsti kirmino smegenims. O kas iš to? Kaip kirminas sužinos, ką daryti su šiuo signalu? Jis turės išmokti suprasti, ką reiškia šis signalas. Mokymasis ir interpretavimas yra labai sudėtingi procesai, apimantys daug skirtingų baltymų kitose unikaliose sistemose. Dabar kirminas per savo gyvenimą turi vystytis, kad perduotų šį gebėjimą savo palikuonims. Jei jis neperduos šio sugebėjimo, tada palikuonis turės mokytis pats, kitaip regėjimas nesuteiks jokio pranašumo. Visiems šiems nuostabiems procesams reikia reguliavimo. Nė viena iš funkcijų negali būti naudinga, kol ji nėra reguliuojama (įjungiama ir išjungiama). Jei šviesai jautrios ląstelės negali išsijungti, kai jos įjungiamos, regėjimas gali nepasireikšti. Šis reguliavimo pajėgumas taip pat yra labai sudėtingas, apimantis daug baltymų ir kitų molekulių, kurios visos turi būti, kad regėjimas būtų naudingas. iš pradžių.

Bet kas, jei nepradėsime paaiškinti pirmosios šviesai jautrios „dėmės“ kilmės. Šiuo požiūriu sudėtingesnių akių raida atrodo paprasta... ar ne? Ne visai. Faktas yra tas, kad kiekvienam iš įvairių komponentų reikalingi unikalūs baltymai, atliekantys specifines funkcijas, kuriuos šios būtybės DNR turi užkoduoti unikalus genas. Nei genai, nei baltymai, kuriuos jie koduoja, neveikia patys. Unikalaus geno ar baltymo egzistavimas reiškia, kad jo funkcija yra susijusi su unikalia kitų genų ar baltymų sistema. Tokioje sistemoje net vieno sisteminio geno, baltymo ar molekulės nebuvimas reiškia, kad visa sistema tampa nefunkcionali. Atsižvelgiant į tai, kad vieno geno ar baltymo raida niekada nebuvo pastebėta ar atkurta laboratorijoje, šie, atrodytų, nereikšmingi skirtumai staiga tampa labai svarbūs ir didžiuliai..

Defektinis projekto argumentas

O „dizaino defektai“ žmogaus akyje? Yra gerai žinomas evoliucijos argumentas, kad protingas dizaineris nieko nekurtų su defektais. Kita vertus, evoliucija, būdama natūralus bandymų ir klaidų procesas, lengvai paaiškina defektų egzistavimą gamtos pasaulyje. Nors daugelis yra įsitikinę šiais įrodymais, jie patys rodo dizainerio motyvus ir galimybes. Klaidinga sakyti, kad viskas, kas sukurta, turi atitikti individualius mūsų įsitikinimus, kad galime apibrėžti dizainą..

Kai kurie žmonės gali suabejoti Pikaso paveikslo dizainu, tačiau niekas nepaneigia fakto, kad jis buvo nutapytas. Su šalia esančiais vaikais vaikas gali pasistatyti automobilį, skirtą varžyboms žaisti. Jo automobilis gali neatitikti niekieno tobulumo idėjos, tačiau niekas neabejos, kad jis buvo sukurtas. Arba dėl savo asmeninių įsitikinimų galite sąmoningai pakeisti ankstesnio dizainerio dizainą. Šį pokytį pats sukūrė naujas dizaineris ir jis gali būti suvokiamas kaip toks. Nors toks pakeitimas „neduoda naudos“ bendram originalaus dizainerio funkcionalumui ar tikslams, reikia pripažinti, kad tai yra dizainas. Pavyzdžiui, jei kas nors pjauna padangą ant automobilio rato su ašmenimis, ar teisingiau būtų, jei pravažiuojantis žmogus manytų, kad įvyko evoliucinis procesas dėl to, kad buvo projekto defektas? Nors supjaustyta padanga gali atrodyti priešinga, vien defektas neatmeta dizainerio. Arba dizaino trūkumai gali būti natūralaus irimo rezultatas, o ne originalaus dizainerio ketinimo ar kūrybos pavyzdys. Automobilio padangoje, nuvažiavusioje 50 000 mylių, „defektų“ gali būti keletu daugiau nei tada, kai ji buvo pirmą kartą pagaminta. Viskas susidėvi. Žmonės užauga juosmens skausmais, artritu, senatvine demencija ir dantų ėduonimi. Ar tai dizaino defektas, ar amžinai trunkančio dizaino nusidėvėjimas? Paprasčiau tariant, tai, kad kažkas galvoja apie geresnį dizainą ar patobulinimą, palyginti su senu, dar nereiškia seno dizaino. nebuvo sukurta.

Kita gamtinių dizaino trūkumų nustatymo problema yra ta, kad mes nežinome visos mums reikalingos informacijos. Tai, kas iš pradžių atrodo projekto defektas, gali būti pranašumas, kai mes daugiau sužinosime apie konkrečios sistemos ar objekto... ar dizaino poreikius. Bet kokiu atveju, atidžiau pažvelkime į tariamus žmogaus akies dizaino defektus. 1986 m. Knygoje „Aklasis laikrodininkas“ garsus evoliucijos biologas Richardas Dawkinsas pateikia šį argumentą dėl žmogaus akies defekto:

"Bet kuris inžinierius natūraliai manys, kad fotoelementai bus nukreipti į šviesą, o jų laidai bus nukreipti atgal į smegenis. Jis pajuokins bet kokį pasiūlymą, kad fotoelementai galėtų būti nukreipti nuo šviesos, o jų laidai liko arčiausiai jos. Ir vis dėlto, taip atsitinka visose stuburinių tinklainėse. Kiekvienas fotoelementas iš tikrųjų yra sujungtas „atgal į priekį“, o jo viela išsikiša arčiausia šviesai kryptimi. Viela turi judėti tinklainės paviršiumi iki vietos, kurioje ji yra eina per tinklainės skylę (vadinamąją „akląją zoną“), kad vėliau pritvirtintų prie regos nervo, o tai reiškia, kad šviesa, užuot netrukdoma pereidama į fotoelementus, turi įveikti sujungtų laidų masę ir, atrodo, susilpninimas ir iškraipymas (iš tikrųjų nelabai, bet vis dėlto tai yra principas, kuris įžeistų bet kurį mąstantį inžinierių). tikslus šios keistos padėties paaiškinimas. Atitinkamas evoliucijos laikotarpis įvyko taip seniai. "3

1 paveikslas. Dvi fotoreceptorių vietos. Rodyklės nurodo šviesos kryptį.

Dawkinso įrodymas neabejotinai atrodo intuityvus. Tačiau pasitikėjimo intuicija problema yra tokia, kad pati intuicija nėra mokslinė. Atrodo, kad daugelyje gerai apgalvotų hipotezių straipsniuose nėra defektų, tačiau išbandžius paaiškėja, kad jos veikia ne taip gerai, kaip siūloma. Iškyla nenumatytų problemų ir sunkumų. Nauji ir pažangūs, anksčiau nepaminėti sprendimai tapo būtini norint pasiekti norimą našumą. Dawkinso problema nėra pateisinimas intuicija, greičiau jo hipotezės nepatvirtinimas. Tai gali atrodyti tiek, kiek norisi, kol Dawkinsas galės patikrinti savo prielaidas, kad iš tikrųjų pamatytų, kaip „apversti“ tinklainės dizainai yra geresni nei „neapversti“ tinklai žmogaus poreikiams. Ši hipotezė lieka neišbandyta, todėl nepalaikoma moksliniu metodu. Be šios problemos, yra dar viena problema: net jei Dawkinsas moksliškai įrodė, kad apversta tinklainė iš tikrųjų yra labiau reikalinga žmogaus regėjimui, tai vis tiek nepaneigtų dizaino mokslo požiūriu. Kaip rašėme aukščiau, dizaino defektų radimas pagal savo supratimą ar poreikį neįrodo hipotezės, kad šis defektinis dizainas buvo sukurtas, nepaisant to, melagingumo..

Kadangi šis Dawkinso argumentas neatmetė dizainerio, natūralistinė evoliucijos teorija nėra automatinis numatytasis nustatymas. Kad ir kokia tiesa gali atrodyti evoliucijos teorija, ji nėra moksliškai paremta be bandymų. Evoliucionistai turi tai pateikti būtent to, ko trūksta. Dizaino teorijos stiprybė slypi ne jos sugebėjime parodyti tobulumą kuriant dizainą, bet gebėjime nurodyti statistinį neįmanoma natūralistinio metodo paaiškinti gyvenimo sudėtingumą, kuris akivaizdus tokioje struktūroje kaip žmogaus akis. Tariami trūkumai nepašalina šio statistinio iššūkio evoliucijos teorijoms. Dawkinso klaida slypi manant, kad visų dizainerių mąstymas, žinios ir motyvacija yra panašūs į jo mąstymą, žinias ir motyvaciją. Dawkinso problemas dar labiau sustiprina jo paties prisipažinimas, kad apversta tinklainė veikia puikiai. Jo argumentas yra ne apie apverstos tinklainės techninius trūkumus, o apie estetiką. Apversta tinklainė jam neatrodo teisinga, nepaisant to, kad ja naudojasi gyvūnai, turintys opiausias pasaulio regėjimo sistemas (vaizdą formuojantys).

Ne apverstas, o atvirkštinis

Labiausiai išsivysčiusios neišvirkštinės tinklainės pasaulyje yra aštuonkojo ir kalmaro (galvakojai). Vidutinėje aštuonkojo tinklainėje yra 20 milijonų fotoreceptorių ląstelių. Vidutinėje žmogaus tinklainėje yra maždaug 126 milijonai fotoreceptorių ląstelių. Tai nieko, palyginti su paukščiais, kurie turi 10 kartų daugiau fotoreceptorių ir 2–5 kartus daugiau kūgių (kūgiai lemia spalvą) nei žmonės. 4, 5 Žmogaus akies tinklainėje yra vieta, kuri vadinama „fovea“. Fossa yra centrinė vieta žmogaus tinklainės centrinėje dalyje, vadinamoje geltonosios dėmės. Šioje srityje žmonėms yra daug didesnė fotoreceptorių, ypač kūgių, koncentracija. Kraujagyslės, nervų ir ganglijų ląstelės yra joje taip, kad jos nebūtų išsidėsčiusios tarp šviesos šaltinio ir fotoreceptorių ląstelių, tokiu būdu pašalinant net šią nedidelę kliūtį tiesioginiam šviesos praleidimui. Tai sukuria didelio regėjimo aštrumo zoną su sumažintu regėjimo aštrumu žmogaus tinklainės periferijos link. Vietoje (ir kitur) esantys kūgiai taip pat turi 1: 1 santykį su gangliono ląstelėmis. Gangliono ląstelės padeda iš anksto apdoroti informaciją, gautą iš tinklainės fotoreceptorių. Kalbant apie tinklainės strypus, viena gangliono ląstelė gauna informaciją iš daugybės, net šimtų lazdelių ląstelių, tačiau su kūgiais, kurių didžiausia koncentracija yra vietoje, situacija yra kitokia. Blot pateikia informaciją, reikalingą maksimaliam vaizdo detalumui padidinti, o informacija, gauta iš tinklainės periferinių regionų, teikia tiek erdvinę, tiek kontekstinę informaciją. Lyginant su periferija, dėmė yra 100 kartų jautresnė smulkiausioms detalėms nei likusi tinklainės dalis. Tai leidžia žmogaus akiai sutelkti dėmesį į konkrečią sritį regėjimo lauke, labai nesiblaškant periferiniam regėjimui. 6

3 pav. Tinklainės struktūra.

Kita vertus, paukščių tinklainės neturi centrinės dėmės ar fovėjos. Vaizdo ryškumas yra vienodas visose srityse. Aštuonkojo tinklainei taip pat trūksta centre esančios duobės, tačiau jos turi vadinamąjį tiesinį centrą. Jis suformuoja aštriausią diapazoną horizontaliai išilgai aštuonkojo tinklainės. Unikalus aštuonkojo akių bruožas yra tas, kad, nepaisant kūno padėties, akys, naudodamos statocistos pusiausvyros organą, visada išlaiko tą pačią padėtį, palyginti su Žemės traukos lauku. To priežastis yra ta, kad aštuonkojų tinklainėje jų matymo laukuose yra horizontalių ir vertikalių projekcijų apibrėžimai. Tai yra numatomas horizontalaus ir vertikalaus vertinimo būdas. Aštuonkojai naudojasi šia galimybe ne tam, kad sukurtų vaizdą, kaip tai daro stuburiniai, bet kad pastebėtų judėjimo modelius. Įdomu tai, kad neatsižvelgiant į daikto formą, aštuonkojis reaguoja į specifinius judesius, panašius į aukos judesius, tarsi iš tiesų būtų auka. Tačiau jei jų įprastas grobis nejuda, aštuonkojis nereaguoja į judėjimo trūkumą. 8, 9 Šiuo aspektu aštuonkojo regėjimas yra panašus į sudėtines vabzdžių akis. Iš tikrųjų į aštuonkojo akį žiūrima kaip į junginį, turintį vieną lęšį. Kai kuriais kitais aspektais informaciją apdoroti taip pat lengviau nei stuburinių akių. Fotoreceptorius sudaro tik strypai, o jų perduodama informacija neperleidžia jokio periferinio gangliono ląstelių apdorojimo. 11 Aštuonkojų akys nėra skirtos suvokti mažiausių detalių, bet suvokti judėjimo modelius ir būdus, taip pašalinant labai didelio apdorojimo poreikį, kuris pastebimas žmonių ir stuburinių akyse..

4 paveikslas. Centrinė tinklainės įduba.

5 paveikslas. Fotoreceptoriaus (strypų) struktūra.

Kiekvieną dieną strypai ir kūgiai išmeta apie 10% segmentuotų diskų. Vidutinis strypų diskų skaičius yra nuo 700 iki 1000, kūgiams - 1000-1200. Tai savaime sukelia metabolizmo poreikį RPE ląstelėse, kurios turi apdoroti daugybę išmestų diskų. Laimei, jiems nereikia toli keliauti, kad pasiektų RPE ląsteles, nes jos griūva nuo fotoreceptoriaus galo, kuris tiesiogiai liečiasi su RPE ląstelių sluoksniu. Jei šie diskai būtų išstumti priešinga kryptimi (link lęšių ir ragenos), dėl jų didelio išsiskyrimo greičio prieš fotoreceptorius atsirastų niūrus užtemimas, kuris neišaiškėtų taip greitai, kaip reikia, kad būtų išlaikytas aukštas vaizdo aiškumas. Aukštas apdorojimo lygis palaiko aukštą fotoreceptorių jautrumą. RPE ląstelėse taip pat yra retinolio izomerazės (vitamino A). Transretinalas turi būti konvertuotas atgal į 11-cisretinalą regėjimo molekulinėje kaskadoje. Vitamino A ir tinklainės izomerazės pagalba RPE ląstelės gali atlikti šią užduotį, o paskui tokias atnaujintas molekules perkelti atgal į fotoreceptorius. Įdomu tai, kad galvakojų tinklainėse esančiose RPE ląstelėse trūksta tinklainės izomerazės. Nepaisant to, visų stuburinių tinklainės turi šį svarbų fermentą. Aukščiau aprašytoms funkcijoms reikia daug energijos. RPE ląstelės, taip pat fotoreceptorių ląstelės, turėtų būti kuo arčiau gero kraujo tiekimo, kuris iš tikrųjų pastebimas. Kaip rodo jų pavadinimas, RPE ląstelės yra pigmentuotos labai tamsiai juodos spalvos, vadinamos melaninu. Melaninas sugeria išsklaidytą šviesą, tokiu būdu užkertant kelią netikram fotonų atspindžiui ir netiesioginiam fotoreceptorių aktyvavimui. Tai labai padeda sukurti aiškų / ryškų vaizdą tinklainėje. Kai kuriems stuburiniams gyvūnams, pavyzdžiui, katei, yra kitokia sistema, turinti atspindintį sluoksnį, kuris leidžia geriau matyti tamsoje (šešis kartus geriau nei žmonėms), tačiau blogai mato dienos metu. 19

Taigi matome, kad apverstos tinklainės turi bent minimalią, jei ne reikšmingą, naudą, atsižvelgiant į jų dėvėtojų poreikius. Mes taip pat turime įrodymų, kad geriausios akys pasaulyje, skirtos atpažinti ir interpretuoti vaizdą, visada yra akys su apversta tinklaine, turinčia tinklainės organizaciją. Kalbant apie trūkumus apskritai, jie neturi praktinės reikšmės, palyginti su atitinkamomis funkcijomis. Net Dawkinsas pripažįsta, kad šis nepatogumas dažniausiai yra estetinis. Apsvarstykite šį Dawkinso teiginį:

"Išskyrus vieną išimtį, visų mano iliustruotų nuotraukų fotoelementai buvo išdėstyti priešais nervus, kurie juos sujungė su smegenimis. Tai akivaizdu, bet ne universalu. Sliekas... greičiausiai turi savo fotoelementus neteisingoje jungiamųjų nervų pusėje. stuburinių gyvūnų akys. Fotoelementai nukreipiami nuo šviesos. Tai nėra taip kvaila, kaip atrodo. Kadangi jie yra labai maži ir skaidrūs, nėra taip svarbu, kur jie nukreipti: dauguma fotonų bus nukreipti tiesiai ir tada praeis pro daugybę kliūčių, apkrautų pigmentais, laukia, kol bus sugautas “. 20

Spėk klaida

Teigimas, kad žmogaus akis yra rūpestingo dizainerio trūkumo įrodymas, mano manymu, skamba šiek tiek įžūliai. Tai ypač akivaizdu, kai atsižvelgiama į tai, kad geriausias šiuolaikinis mokslas ir inžinerija nesudarė nė dalies gebėjimo apskaičiuoti ir pavaizduoti žmogaus akį. Tuomet, kaip mes, tiek daug nežinodami apie kompleksinio veikimo stebuklus, galime tikėtis tiksliai įvertinti tai, kas viršija mūsų galimybes? Kaip kas nors, net ir apytiksliai nesuprasdamas svarstomo dalyko ir neturėdamas net artimos galimybės sukurti ką nors panašaus, gali kritikuoti ir pažeminti darbą, kuris jam nepriklauso? Panašu, kad šešerių metų vaikas bando paaiškinti architektui, kaip geriausiai suprojektuoti dangoraižį, ar vaikišku protu bando įvertinti profesionalo darbą, ginčydamasis, kuris iš jo namų yra „geresnis“ už likusius. Kol Dawkinsas ar kas nors kitas nesugebės padaryti kažko, kas yra net maždaug panašus ir savo charakteristikomis nenusileidžiantis ar net pranašesnis už žmogaus akį, patarčiau jiems atkreipti dėmesį į jų pastangų absurdiškumą vertinant dalykus, kurie yra už jų ribų..

Atskleidžiantis dizainas

Jei žmonės kada nors pasiektų ar peržengtų šį kūrybiškumo ir genialumo lygį ir galėtų eksperimentiškai įrodyti, kad egzistuoja faktiniai žmogaus akių ir kitų panašių sistemų funkcijos defektai, ar šis įrodymas paneigtų dizainerio egzistavimą? Nr. Intuityviai toks sudėtingumas, kokį matome gyvuose dalykuose, liudija dizainą, nes jis akivaizdžiai pasireiškia dizainu. Richardas Dawkinsas tai pripažįsta savo knygos „Aklasis laikrodininkas“ pavadinime. Norintiems pasiūlyti natūralų sudėtingumo paaiškinimo mechanizmą, įrodinėjimo pareigos negalima palengvinti nurodant tariamus dizaino „defektus“. Geriausia, ką evoliucionistai gali padaryti paneigdami dizaino teoriją, yra parodyti realius evoliucijos pavyzdžius veikiant, kai grynai natūralistinis mechanizmas veikia kuriant gana sudėtingą sąveikaujančių dalių funkciją. Aš vis tiek turiu tai pamatyti. Šiuo metu evoliucijos teorija pateikiama remiantis tik koreliacija ir išvadomis, bet ne realia demonstracija. Ir man, kaip ir daugeliui mąstančių žmonių, kaip šios teorijos įrodymui reikia pateikti „nenuilstamai sudėtingos“ sistemos evoliuciją, kur šiai funkcijai reikia daugiau nei kelių šimtų aiškiai apibrėžtų aminorūgščių „dalių“, kurios sąveikauja vienu metu. Pavyzdžiui, bakterijų judrumo sistemai reikia kelių tūkstančių gerai apibrėžtų aminorūgščių, dviejų dešimčių pavienių baltymų, veikiančių tuo pačiu metu ir puikiai harmoningai. Žinoma, yra daugybė skirtingų galimų bakterijų judrumo sistemų, tačiau joms visoms reikia kelių tūkstančių gerai apibrėžtų aminorūgščių, veikiančių vienu metu prieš atliekant judėjimo funkciją. Niekada nebuvo pastebėta, kad toks funkcinis sudėtingumas vystosi natūralaus proceso metu..

Jei atidžiai pažvelgsite į tai, kiek vidutiniškai laiko reikia vystyti tokią universalią veikimo sistemą, Dawkinsui ir kitiems evoliucionistams tikriausiai teks ilgai laukti eksperimentinio patvirtinimo. Nenuostabu, kad hipotetiniai dizaino trūkumai yra tokie dažni.

Taigi evoliucionistams lieka argumentas dėl projektavimo trūkumų - įrodymai, kurie remiasi numanomu dizainerio tapatybės, motyvų ir galimybių supratimu. Tokie argumentai įrodo ne ką kita, o tik tų, kurie jais naudojasi, aroganciją, ypač kai tas, kuris pateikia šiuos argumentus, negali sukurti nieko, kas net iš tolo būtų panašus į tyrimo objektą..

Scisne ?

Pagrindinis ≫ Informacinė biblioteka ≫ Biologija ≫ Evoliucijos teorija ≫ Trumpa akies istorija // Zaicevas Aleksandras

Trumpa akies istorija

Zaicevas Aleksandras

Kada ir kaip atsirado akis? Antrą šimtmetį biologai ginčijosi dėl regėjimo kilmės. Kai kurie, sekdami Charlesu Darwinu, mano, kad visus įvairius regėjimo organus, kuriuos sutinkame su gyvūnais, galima susiaurinti iki vieno prototipo: savotiškos „pirmosios akies“. Jų oponentai mano, kad visi šie organai atsirado nepriklausomai vienas nuo kito. Kas teisus? Tik pastaraisiais metais paslaptis buvo palaipsniui atskleista - naujų matematinių modelių ir genetikų atradimų dėka.

Euglena, tapk žmogumi!

Iš esmės visi regėjimo organai yra skirti atskiroms šviesos dalelėms - fotonams - užfiksuoti. Visai gali būti, kad net prekambro laikotarpiu buvo organizmų, gebančių suvokti šviesą. Tai gali būti daugialąsčiai ir vienaląsčiai padarai. Tačiau pirmasis mums matomas gyvūnas, turintis regėjimą, pasirodė maždaug prieš 540 milijonų metų. Vos po šimto milijonų metų, Ordovičiaus laikotarpiu, jau egzistavo visų tipų regėjimo organai, žinomi mums. Mes tiesiog turime juos tinkamai išdėstyti, kad suprastume jų evoliuciją..

Vienaląsčių gyvūnų - pavyzdžiui, žaliosios euglenos - yra tik šviesai jautri dėmė: „akis“. Jis išskiria šviesą, kuri yra gyvybiškai svarbi tai pačiai euglenai, nes be šviesos energijos kūne fotosintezė negali vykti, o tai reiškia, kad nesusidaro organinės medžiagos. Prieš pasirodant šiai organelei - akiai, vienaląsčiai gyvūnai chaotiškai šliaužė vandens stulpelyje, kol netyčia atsidūrė šviesoje. Euglena visada plaukia tik į šviesą.

Pirmųjų daugialąsčių gyvūnų regos organai buvo itin primityvūs. Taigi daugelyje jūrų žvaigždžių atskiros šviesai jautrios ląstelės yra išsibarsčiusios visame kūno paviršiuje. Šie gyvūnai sugeba atskirti tik šviesą ir tamsą. Matyti praeinantį šešėlį - plėšrūnas? - jie skuba palaidoti smėlį.

Kai kuriems gyvūnams šviesai jautrios ląstelės buvo sugrupuotos „akių dėmės“ pavidalu. Dabar, nors ir labai grubiai, buvo galima įvertinti, iš kurios pusės plėšrūnas juda. Daugiau nei prieš penkis šimtus milijonų metų medūzose atsirado akių dėmių. Šis regėjimo organas leido jiems naršyti kosmose, o medūzos apgyvendino atvirą jūrą. Tokios dėmės padeda sliekams pasislėpti nuo šviesos žemėje..

Kitą akies evoliucijos etapą demonstruoja ciliariniai kirminai. Priekinėje jų kūno dalyje yra dvi simetriškos dėmės: kiekvienoje iš jų yra iki tūkstančio šviesai jautrių ląstelių. Šios dėmės yra pusiau panardintos į pigmento taurelę. Šviesa krinta tik ant viršutinės dėmių pusės, kurios nepadengia pigmentas, ir tai leidžia gyvūnui nustatyti, kur yra šviesos šaltinis. Jei norite, ciliarinį kirminą galite vadinti „gyvūnu dviem akimis“.

Pamažu akies dėmė buvo įspausta dar giliau į epitelį. Suformavo griovelį - „akių taurelę“. Pavyzdžiui, upių sraigės turi panašų regėjimo organą. Jo jautrumas labai priklauso nuo žvilgsnio krypties. Tačiau sraigė viską aplinkui mato neryškią, tarsi žvelgdama pro matinį stiklą..

Regėjimo aštrumas padidėjo siaurėjant išorinei akies angai. Taigi buvo akis su tiksliu vyzdžiu, panaši į camera obscura. Moliuskas nautilus, seniai išnykusių amonitų giminaitis, žvelgia į pasaulį. Nautilus akies storis yra apie centimetrą. Jo tinklainėje yra iki keturių milijonų šviesai jautrių ląstelių. Tačiau šis regėjimo organas sulaiko per mažai šviesos. Todėl „Nautilus“ pasaulis atrodo niūrus.

Taigi tam tikru etapu evoliucija lėmė dviejų skirtingų regėjimo organų atsiradimą. Vienas - pavadinkime tai „optimisto akimi“ - leido viską pamatyti šviesiomis spalvomis, tačiau objektų kontūrai buvo neaiškūs, neaiškūs, neaiškūs. Kitas - „pesimisto akis“ - viską matė juodai; pasaulis atrodė šiurkštus, sulaužytas, smarkiai nubrėžtas. Iš jo kyla mūsų žmogaus akis.

Vėliau virš vyzdžio išauga skaidri plėvelė; jis apsaugo jį nuo purvo ir tuo pačiu keičia lūžio galią. Dabar vis daugiau šviesos dalelių patenka į akį, į šviesai jautrias ląsteles. Taip pasirodo pirmasis primityvus objektyvas. Jis sutelkia šviesą. Kuo didesnis objektyvas, tuo ryškesnis regėjimas. Tokio regėjimo organo savininkui, būtent jis vadinamas „akimi“, aplinkinis pasaulis tampa ryškus ir ryškus.

Akis pasirodė toks tobulas regėjimo organas, kad gamta jį „išrado“ du kartus: jis pasirodė galvakojiuose, o vėliau ir pas mus, stuburiniuose, ir abiejose gyvūnų grupėse atrodo kitaip, o vystosi iš skirtingų audinių: moliuskuose - nuo epitelis, o žmonėms tinklainė ir stiklakūnis atsiranda iš nervinio audinio, o lęšiukas ir ragena - iš epitelio.

Mes priduriame, kad vabzdžiai, trilobitai, vėžiagyviai ir kai kurie kiti bestuburiai suformavo sudėtingą - briaunotą - akį. Jis susidėjo iš daugybės atskirų ocelli - ommatidia. Laumžirgio akyje yra, pavyzdžiui, iki trisdešimt tūkstančių šių akių.

Teisinga padaryti pastabą paraštėse. Savo knygoje „Rūšių kilmė natūralios atrankos būdu“ Charlesas Darwinas akį pavadino „nepaprasto tobulumo ir sudėtingumo organu“, ir tai jį suklaidino. Ar gali būti, kad „pasaulio veidrodis“, kurį visada nešiojamės, atsirado iš odos gabalo, įsiterpiančio į šviesai jautrias ląsteles - tokias, kuriomis apdovanotas sliekas? Darvinas pripažino, kad ši hipotezė jam pasirodė „itin absurdiška“. O evoliucijos teorijos oponentai iki šiol nurodo akis kaip pavyzdį - jos evoliucijos dėsnių nenuoseklumą. Kaip grynai atsitiktinai oda gali virsti sudėtingiausiu jutimo organu?

Tačiau jie klysta. Taigi, žvelgdamas į keletą lazdų, kurias ištraukė laukinis, kad būtų galima suskaičiuoti, ir pažvelgus į sudėtingiausias aukštosios matematikos lygtis, vargu ar įsivaizduoji, kad „viena atsirado iš kitos per ilgą evoliuciją“. Bet būtent taip ir yra. Taigi gamtoje, pažvelgę ​​į jos turtą, radome pačių įvairiausių regos organų savininkus. Jie, nors ir labai schematiškai, padėjo mums suprasti, kaip vystėsi regėjimas, kaip gimė visi nauji jos organai. Ką naujausi tyrimai prideda prie šios schemos??

Pusė milijono metų visai evoliucijai?

Švedijos biologai Danas-Erikas Nilssonas ir Suzanne Pelger iš Lundo universiteto kompiuteriu imitavo akies raidos istoriją. Šiame modelyje viskas prasidėjo nuo šviesai jautrių ląstelių sluoksnio atsiradimo. Virš jo gulėjo skaidrus audinys, pro kurį prasiskverbė šviesa; po juo yra nepermatomas audinio sluoksnis.

Atskiros, nedidelės mutacijos gali pakeisti, pavyzdžiui, skaidraus sluoksnio storį arba šviesai jautraus sluoksnio kreivumą. Jie atsitiko atsitiktinai. Mokslininkai į savo matematinį modelį įtraukė tik taisyklę: jei mutacija pagerino vaizdo kokybę bent vienu procentu, tai ji buvo fiksuota kitose kartose.

Galų gale „vaizdinis filmas“ virto „burbuliuku“, pripildytu skaidrios želės, o vėliau - „žuvies akimi“, turinčia tikrą objektyvą. Nielsonas ir Pelgeris bandė įvertinti, kiek tokia evoliucija gali trukti, ir jie pasirinko blogiausią, lėčiausią plėtros variantą. Vis dėlto rezultatas buvo sensacingas. Trumpa akies istorija buvo tik... šiek tiek daugiau nei pusė milijono metų - tai akimirka planetai. Per šį laiką buvo pakeista 364 tūkstančiai gyvūnų kartų, apdovanotų įvairiais tarpiniais regos organų tipais. Pagal natūralią atranką gamta „išbandė“ visas šias formas ir pasirinko geriausią - akį su objektyvu.

Užduotis, kaip paaiškėjo, buvo lengva.

Toks modelis akivaizdžiai įrodo, kad kai tik pirmieji primityvūs organizmai atrado pačią galimybę „įspausti“ pasaulį - akimirksniu su vienu iš jų organų nukopijavo aplinkinių daiktų vietą ir formą - šis organas ėmė tobulėti, kol pasiekė aukščiausią išsivystymo formą. Akies istorija iš tikrųjų buvo trumpa; tai buvo „žaibiškas karas“ už sugebėjimą „pamatyti viską tikroje šviesoje“. Nugalėtojai yra visi - žmonės, žuvys, vabzdžiai, sraigės ir netgi euglena, kartais geresnė už mus, „ambivalentiška“, išskirianti, kur juoda, o kur balta.

Švedijos mokslininkų modelis puikiai dera su neseniai biologijoje įvykusia „biologinių etapų peržiūra“ (žr. „Žinios yra jėga“, 2002, Nr. 1). Iškastiniai radiniai, kuriuos žinome, rodo - ir mes tai jau minėjome - kad regos organų evoliucija truko šimtą milijonų metų. Tikėtina, kad viskas įvyko daug greičiau, o biologų perskaitytoje „Gyvybės knygoje“ vis dar trūksta daugybės puslapių.

Šis matematinis modelis, taip pat genetiniai atradimai įtikina mus, kad žinomų regos organų tipų skirtumai nėra tokie dideli, kaip atrodė anksčiau. „Mes įsitikinome, - pažymi vokiečių biologas Christophas Kampenhausenas, - kad dėl nedidelių genomo pokyčių atsiranda skirtingų tipų regos organai: vieni genai suaktyvinami, kiti išjungiami“..

Pavyzdžiui, vokiečių biologas Walteris Goeringas nustatė, kad genas, vadinamas Pax-6, formuoja regos organus žmonėms, pelėms ir vaisinėms muselėms Drosophila. Jei ji turi defektą, akis visiškai neišsivysto arba lieka kūdikystėje. Savo ruožtu, kai Pax-6 genas buvo įterptas į tam tikras genomo dalis, gyvūnas įgijo papildomų akių.

Eksperimentai parodė, kad Pax-6 genas yra atsakingas tik už regos organų vystymąsi, o ne už jų tipą. Taigi, naudodamas pelės geną, mokslininkas suveikė Drosophila akių vystymosi mechanizmui, ir jie turėjo papildomų regėjimo organų, taip pat briaunotų, ant kojų, sparnų ir antenų. "Su jų pagalba vabzdžiai taip pat galėjo suvokti šviesą", - pažymi Walteris Goeringas, "galų gale nervų galūnės tęsėsi nuo papildomų regėjimo organų iki atitinkamos smegenų srities"..

Vėliau tam pačiam genetikui pavyko užsiauginti varlės galvos papildomų akių, manipuliuojant iš Drosophila paimtu genu Pax-6. Jo kolegos tą patį geną rado varlėse, žiurkėse, putpelėse, viščiukuose ir jūros ežiukuose. Pax-6 geno tyrimas rodo, kad visi mums žinomi regos organų tipai gali atsirasti dėl tos pačios „pirmosios akies“ genetinių mutacijų..

Tačiau yra ir kitų nuomonių. Juk, pavyzdžiui, medūzos neturi Pax-6 geno, nors ir turi regos organus. Galbūt šis genas regos aparato vystymąsi pradėjo kontroliuoti tik tam tikru evoliucijos etapu. Štai ką D.-E. Nielsonas: "Pirmuoniuose Pax-6 genas yra atsakingas už kūno priekinės dalies formavimąsi, o kadangi jis geriausiai tinka juslėms pritaikyti čia, vėliau šis genas tapo atsakingas už regos organų vystymąsi"..

Likusi dalis yra žinoma. Prabėgo šimtas milijonų metų, o gal penkiasdešimt, o gal net mažiau... O gal tik pusė milijono metų! Na, mes apie tai kalbėjome, o mūsų akys yra senovės vienaląsčių organizmų dovana? - patvirtins, kad aukščiau esančiame puslapyje parašyta „nespalvota“. Jums tiesiog reikia bendrauti!

Kaip gyvūnai mato pasaulį?

Kaip atrodo pasaulis? Kiekvienai gyvai būtybei ji yra skirtinga! Pelei, kaip ir mums, pomidorai liepsnoja apetitą sukeliančia raudona spalva. Jiems neabejingoms katėms tai nuobodžios pilkos ataugos, kaupiančios dulkes tarp lapijos. Ar įmanoma juos valgyti?

Kodėl viskas aplink katę yra pilka?

Visos spalvos išblėsta saulėlydžiui. Nenuostabu, kad senoji išmintis sako: „Naktį visos katės yra pilkos“. Be žvaigždžių tamsoje rankų kontūrai tirpsta ir neryškūs, nematote degtukų dėžutės, pakeltos į akis... Kur galime pamatyti pakelės krūmuose sėlinančias kates? Bet jie gali mus pamatyti visiškai matydami.

Katės, kaip ir visi naktiniai plėšrūnai, gerai mato tamsoje. Tamsoje jų vyzdžiai pastebimai išsiplėtė, pasiekdami 14 milimetrų skersmenį. Žmonėms vyzdžio skersmuo neviršija aštuonių milimetrų. Tai reiškia, kad katei reikia daug mažiau šviesos nei žmogui, kad būtų galima atskirti daiktus nuo kitų gyvūnų..

Be to, katės akis suprojektuota kitaip. Jo gylyje, už tinklainės, yra specialus atspindintis sluoksnis - Tapetum lucidum. Tai meta šviesą katės akims. Štai kodėl katės akys tamsoje šviečia geltonai arba žaliai. Šios funkcijos dėka regos ląstelės, esančios ant jos akių tinklainės, gauna dvigubai daugiau šviesos..

Vasaros dieną, kai viską užlieja ryški šviesa, katės vyzdžiai smarkiai susiaurėja, virsta plonais plyšiais. Juk šviesos gausa gali pažeisti jautrias tinklainės ląsteles. Taigi katės akys yra gerai apsaugotos nuo tiesioginių saulės spindulių. Štai kodėl jos artimieji - gepardas, karakalas, manulas - gyvena ir medžioja dykumoje..

Žmogaus akyje yra dviejų rūšių šviesai jautrios ląstelės: lazdelės ir kūgiai. Lazdos atskiria tamsą ir šviesą. Jų dėka mes bent kažką matome naktį. Kūgiai suvokia spalvą. Katė turi tas pačias dviejų tipų ląsteles. Bet jei žmogus turi keturias lazdeles vienam kūgiui, tai murkimas turi dvidešimt penkis! Štai kodėl katės gali matyti spalvas daug blogiau nei mes. Taigi, raudona jiems visiškai nepasiekiama. Katės pasaulis atrodo nuobodus ir blyškus. Mokslinė išmintis sako: „Dieną viskas aplink katę yra pilka“. Tik tam tikros spalvos, pavyzdžiui, mėlyna, praskaidrina jos akiratį.

Iš tiesų, kodėl katei reikia perpildytų spalvų? Jo pirmapradis grobis - pelė ar žvirblis - yra vienodai valgomas, nesvarbu, kokiomis spalvomis gamta dažo plunksnas ir vilną. Taip ir ne tas spalvų pasirinkimas: vyrauja pilki ir rudi tonai.

Tačiau žmonėms, kaip ir pelėms, spalvų regėjimas dažnai gelbsti gyvybę. Galima valgyti raudoną pomidorą; žalia yra nevalgoma. Aukso grūdai prinokę; žalia Nr.

Ką mato bitės debesuotą dieną?

Bitės, kaip ir katės, raudonos spalvos nepastebi: joms ji panaši į juodą. Botanikai jau seniai pastebėjo, kad raudonos gėlės gamtoje yra gana retos, jas apdulkina drugeliai. Pasirodo, bitėms patrauklūs balti, geltoni ir mėlyni tonai. Tačiau jų pasaulis nuspalvintas kitaip nei mūsų.

Juk žmonės taip pat iš esmės yra akli. Bitėms prieinamų spalvų gama yra platesnė nei pas mus. Jie mato ultravioletinius spindulius. Daugelis gėlių, kurios mums atrodo baltos, prieš bites pasirodo skirtingai. Jiems tarp monotoniškai blyškių žiedlapių mirksi ryškiai mėlynai violetiniai raštai, nurodantys, kur ieškoti nektaro. Taip galime lengvai išbristi iš žalios lapijos prinokusią, purpurinę slyvą..

Plėšriems paukščiams galimybė pamatyti ultravioletinius spindulius yra gera dėl kitos priežasties. Tai padeda jiems rasti grobį. Galų gale maži graužikai pažymi savo teritoriją šlapimo srove, o ji šviečia ultravioletiniais spinduliais. Vanagas lengvai pastebi šiuos keistus pėdsakus, kuriuos pelė paliko šalia būsto. Jis eina nuo vieno spalvingo ženklo prie kito, kol randa nepasisekusį šeimininką..

Ar erelis atrodo kaip puodelis?

Paukščių regėjimas yra fenomenalus. Taigi, aitvaras iš 2000 metrų aukščio pastebės ant žemės gulinčią kūną. Plėšriojo paukščio akis teisėtai galima vadinti unikaliu žiūronu.

Paukščio akys išdėstytos kitaip nei pas mus. Žmogus dugno viduryje turi „geltoną dėmę“. Ląstelės čia jautriausios šviesai. Tai yra aštriausio regėjimo sritis. Mūsų akyje yra tik viena geltona dėmė, bet paukščiai turi dvi. Jie gali vienodai gerai matyti du objektus, kurie yra vienas nuo kito. Taigi, juodvarnis tą pačią akimirką gali įdėmiai žiūrėti į kirminą, kurį jis ketino suimti, ir į katę, kuri sėlina jo link..

Antroji „geltonoji dėmė“ slypi šiek tiek giliau nei pirmoji. Tai padidina objektą, į kurį paukštis žiūri. Štai kodėl paukštis turi žiūronus. Nenuostabu, kad norėdami pagirti kieno nors regėjimą sakome, kad „šiam žmogui rega erelis“.

Beje, šviesai jautrių ląstelių tankis pačiame erelyje tinklainėje yra daug didesnis nei žmonėms. Todėl vaizdas, kurį mato erelis, yra daug aiškesnis ir išsamesnis, nei matome. Jei jis atsainiai žvilgterėtų į mūsų žurnalo viršelį, jam tai atrodytų spalvotų taškų sankaupa. Žinoma, labai didindami matysime tą patį: taškus, taškus, taškus, kaip ir pointillisto dailininko paveiksle. Dabar įsivaizduokite, kad žurnalas yra už kelių metrų nuo jūsų, o jūs vis tiek pastebite kiekvieną tašką atskirai. Neįmanomas? Bet taip erelis mato!

Kas gali palyginti su ereliu?

Jei erelio regėjimo aštrumą laikysime 100 proc., Tai žmogaus regėjimas tesudaro 52 procentus erelio regėjimo. Bet kokie yra kai kurių kitų gyvūnų rūšių sugebėjimai:

aštuonkojis - 32 procentai erelio regėjimo;
šokinėjantis voras - 9 proc.;
katė - 7 proc.;
auksinė žuvelė - 5 proc.;
žiurkė - 0,7 proc.;
vaisinė musė - 0,07 proc.
planaria (ciliarinis kirminas) - 0,009 proc.

Ar skalikai skaito žurnalą „Žinios yra jėga“?

Regėjimo aštrumas taip pat yra susijęs su tuo, kaip gerai akis gali matyti skirtingais atstumais esančius objektus. Tam jis „prisitaiko“ prie jų. Ši nuosavybė vadinama apgyvendinimu. Žmonėms, kaip ir kitiems žinduoliams, keičiasi lęšio kreivumas. Kai žiūrime į šalia gulintį objektą, lęšiukas labiau pasilenkia, ir tai keičia jo lūžio arba optinę galią. Išmatuokite šį gebėjimą dioptrijomis.

Jaunas vyras lengvai perkelia savo žvilgsnį iš artimo fono į antrą. Jo akies lęšiukas yra labai elastingas ir jo lūžio galią keičia 14 dioptrijų. Bet jo mylimam šuniui šis talentas atimtas. Joje lęšio optinė galia gali padidėti tik viena dioptrija. Su tokiais natūraliais polinkiais gerai matai arba atstumu nuo savęs, arba tiesiai priešais save. Taigi, toliaregiai skalikai. Jei jie mokėtų suprasti mūsų slaptų simbolių - raidžių prasmę, jie vis tiek niekada nebūtų galėję perskaityti mūsų žurnalo. Linijos jiems susilieja į vieną tamsią dėmę.

Katės taip pat geriausiai sugeba pagaminti daiktus, esančius jų pusėje. Ypač gerai jie mato nuo dviejų iki šešių metrų atstumu. Tai labai patogu medžioti paukščius ar peles. Tokiu atstumu katė vis tiek gali prisiglausti prie savo grobio ir atidžiai jį stebėti, kad vėliau, pasinaudodama akimirka, skubėtų ir griebtų.

Ypač stebina kormorano akies lęšiukas. Jo optinė galia keičiasi 50 dioptrijų. Todėl kormoranas vienodai gerai mato ore ir po vandeniu..

Raudonos spalvos sugrįžimas

Dauguma žinduolių neskiria raudonos ir žalios. Jie jau seniai prarado šį gebėjimą, būdingą paukščiams, žuvims ir ropliams. Juk jų tolimi protėviai, gyvenę planetoje tuo pačiu metu kaip ir dinozaurai, užėmė ypatingą ekologinę nišą: jie pradėjo laikytis naktinio gyvenimo būdo. Šaltomis naktimis dinozaurų kūno temperatūra, kaip ir jų veikla, smarkiai nukrito. Kita vertus, šiltakraujai žinduoliai, arčiau vidurnakčio, išlipo iš savo skylių ir prieglaudų ir, įsidrąsinę, klajojo ieškodami maisto. Už šią laisvę jie sumokėjo regėjimo defektais. Jiems nerūpėjo, kaip dažomas grobis. Jų pasaulis buvo pilkas, juodas, balkšvas, bet visai ne spalvingas.

Tačiau beždžionės, kaip ir žmonės, vėl pradeda atskirti raudonus ir žalius tonus. Bandydami paaiškinti šį regėjimo „regresą“, mokslininkai jau seniai manė, kad spalvų regėjimas beždžionėms padėjo atskirti prinokusius vaisius nuo nesubrendusių. Tačiau ne visi vaisiai, subrendę, parausta..

Neseniai biologai Nathanielis Dominy ir Peteris Lucasas iš Honkongo universiteto pateikė kitokią teoriją, kuri patiko daugeliui jų kolegų. Afrikos miškuose Dominy ir Lucas stebėjo šimpanzes ir kitas beždžiones, besimaitinančias lapais. Paprastai jie rinkosi jaunus lapus, švelnius, maistingus, lengvai virškinamus kūną ir dažniausiai nuspalvintus rausvu atspalviu. Galbūt būtent šis meniu primatų kartas išmokė atskirti raudoną. Įdomu tai, kad Pietų Amerikos miškuose jauni medžių lapai retai būna rausvai atspalvio, o vietinės beždžionės, kaip ir kiti žinduoliai, neskiria raudonos ir žalios.!

Regėjimo organo raida

Nepaisant anatomiškai paprastos išvaizdos, žmogaus akis yra nepaprastai sudėtinga struktūra. Net ir mūsų laikais, kai sukaupta daugybė mokslinių žinių, vis tiek reikia paaiškinti visą žmogaus akies sudėtingumą. Panašu, kad kuo daugiau mes jį studijuosime, tuo labiau stebina šis sudėtingumas, kuris anksčiau mums atrodė toks aiškus ir prieinamas, tačiau dabar, pasitelkęs naują mokslo žinių ratą, jis lieka nesuprantamas kaip niekada.

Idėją, kad gyvi dalykai laikui bėgant keičiasi, daugelis išsakė dar prieš Charlesą Darwiną. Tarp ankstyvųjų evoliucionistų buvo ne tik Lamarckas, bet ir Darvino senelis Erasmusas. Tačiau šios idėjos negalėjo tapti dominuojančiomis moksle, nes už jų nebuvo racionalaus evoliucijos mechanizmo paaiškinimo. Lamarckas postulavo kažkokį tobulumo siekį, įtvirtintą visuose gyvuose dalykuose - ypatingą esmę, kurią jis pavadino gradacijos principu. Darvinas rado mechanistinį organinio pasaulio keitimo proceso paaiškinimą, ir jis pasirodė labai paprastas ir suprantamas to meto išsilavinusiai visuomenei - natūrali atranka.

Yra daugybė dokumentinių įrodymų, kad Darviną ištiko akies sudėtingumas, nepaisant to, kad, palyginti su šiuolaikiniu mokslu, jis turėjo mažai žinių. Ir vis dėlto, nors jis negalėjo tiksliai paaiškinti, kaip tai įvyko, jis tikėjo, kad toks nuostabus sudėtingumas galėjo atsirasti per natūralų evoliucijos procesą. Labai maži pokyčiai, pasirinkti kaip lengvatiniai, galėjo būti perduodami ir didinami daugelyje kartų, kad būtų sukurtas pagrindinis sudėtingumo stebuklas, kaip žmogaus akis..

Akivaizdu, kad Darvinas nebuvo išprotėjęs. Jis pasiūlė savo evoliucijos teoriją, o pagrindiniai sudėtingų struktūrų, tokių kaip akys, laipsniško vystymosi paaiškinimai įtikino daugumą šiuolaikinių tyrinėtojų. Taigi, ką jis tiksliai pasiūlė paaiškinti tokių struktūrų kaip žmogaus akis sudėtingumą? Apsvarstykite šią Darvino citatą:

Priežastis man sako, kad jei galėtų įvykti laipsniškas perėjimas nuo paprastos netobulos akies iki sudėtingos ir tobulos akies, tada kiekvienas perėjimo lygis būtų naudingas jo savininkui, koks jis yra. Jei toliau akis nuolat keičiasi ir šie pokyčiai yra paveldimi, tai taip pat yra tiesa, ir jei tokie pokyčiai buvo naudingi bet kuriam gyvūnui kintančiomis gyvenimo sąlygomis, tada sunku patikėti, kad natūrali atranka gali sukurti tobulą ir sudėtingą akį, nors tai mūsų vaizduotei nesuprantama, nebūtų laikoma griaunamąja teorija.

Darvinas negalėjo paaiškinti, kas nutiko tikrovėje, tačiau jis pasiūlė nuoseklią žmogaus akies evoliuciją, pateikdamas kitų būtybių akyse skirtumų pavyzdžius, kurie atrodė ne tokie sudėtingi. Šie skirtumai buvo išdėstyti eilės tvarka progresuojant nuo paprasčiausių iki sudėtingiausių akių. Atsirado daug tarpininkų, kurie evoliucijos mastu sujungė vieno tipo akis su kita..

Kai kurios „paprastesnės“ akys yra ne kas kita kaip pleistras nedidelio skaičiaus šviesai jautrių ląstelių, susikaupusių. Šio tipo akys tinka tik atskirti šviesą nuo tamsos. Jis negali atpažinti vaizdų. Pradėdamas nuo tokios paprastos akies, Darvinas ir toliau rodė būtybes su vis sudėtingesnėmis akimis, kol buvo pasiektas žmogaus akies sudėtingumas..

Be abejo, šis scenarijus atrodo pagrįstas. Tačiau daugelis teorijų, kurios iš pradžių popieriuje atrodė pagrįstos, netrukus buvo paneigtos. Tokioms teorijoms reikalingi tiesioginiai eksperimentiniai įrodymai, kad jas būtų galima patvirtinti prieš jas priimant kaip „mokslines“. Ar realiame gyvenime išsivystė tokios sudėtingos struktūros kaip akys? Nėra jokių dokumentinių įrodymų, kad kas nors iš akies ar net akių dėmės išsivystė bet kokiu atrankos mechanizmu būtybėje, kuri anksčiau neturėjo akių. Be to, nėra jokių dokumentais pagrįstų įrodymų apie vienos rūšies akių evoliuciją į kitą tipą bet kuriame tvarinyje, akių evoliucija niekada nebuvo pastebėta. Žinoma, argumentas yra tas, kad tokia evoliucija trunka tūkstančius ar milijonus metų. Galbūt taip, tačiau be galimybės stebėti ir išbandyti, tokios prielaidos, nors ir pagrįstos, turi turėti daug tikėjimo..

Būtinas tikėjimas tokiu scenarijumi dar labiau padidėja, kai atsižvelgiama į tai, kad net ir paprasta šviesai jautri vieta yra itin sudėtinga, apimanti daug specialių baltymų ir baltymų sistemų. Šie baltymai ir sistemos yra integruoti taip, kad jei net vieno netektų, regėjimas nutrūktų. Kitaip tariant, norint, kad toks stebuklas kaip regėjimas įvyktų net ir šviesai jautrioje vietoje, vienu metu turėjo vystytis daugybė skirtingų baltymų ir sistemų, nes be jų nebūtų regėjimo..

Pavyzdžiui, pirmasis regėjimo žingsnis yra aptikti fotonus. Norėdamos užfiksuoti fotoną, specializuotos ląstelės naudoja molekulę, vadinamą 11-cis-tinklaine. Kai šviesos fotonas sąveikauja su šia molekule, jis beveik akimirksniu keičia savo formą. Ši forma dabar vadinama „trans retina“. Šis pokytis lemia kitos molekulės, vadinamos rodopsinu, formos pasikeitimą. Nauja rodopsino forma vadinama metarodopsinu II. Tada metarodopsinas II prisijungia prie kito baltymo - transducino, todėl jis išskiria prijungtą molekulę, vadinamą BVP, ir pasiima kitą molekulę - GTP.

GTP-transdusino-metarodopsino II molekulė jungiasi prie kito baltymo, vadinamo fosfodiesteraze. Kai taip atsitinka, fosfodiesterazė skaido molekules, vadinamas cGMP. Šis cGMP skilimas sumažina jų santykinį gausumą ląstelėje. Šį cGMP sumažėjimą suvokia jonų kanalas. Šis jonų kanalas uždaro ir neleidžia natrio jonui patekti į ląstelę. Šis natrio blokavimas patekus į ląstelę sukelia krūvio disbalansą palei ląstelės membraną. Šis krūvio disbalansas siunčia smegenims elektros srovę. Tada smegenys interpretuoja šį signalą, o rezultatas vadinamas regėjimu. Norint sugrąžinti baltymus ir kitas paminėtas molekules į pradinę formą, kad jie galėtų pasiimti kitą šviesos fotoną ir siųsti signalą į smegenis, reikia daugybės kitų baltymų. Jei trūksta kurio nors iš šių baltymų ar molekulių, net ir pačioje elementariausioje akių sistemoje, regėjimas nevyksta..

Žinoma, kyla klausimas, kaip tokia sistema galėtų palaipsniui vystytis?

Visos dalys turi būti vietoje tuo pačiu metu. Pavyzdžiui, kokia nauda būtų kirminui be akių, jei netikėtai išsivystytų 11-cis-tinklainės baltymas mažoje grupėje arba ląstelių „lopinėlyje“ ant galvos? Tokios ląstelės gali aptikti fotonus, bet kas iš to? Kuo tai naudinga kirminui?

Tarkime, kad šios ląstelės kažkaip sukūrė visus baltymus, kurių jiems reikia norint įjungti elektrinį krūvį per savo membranas, reaguojant į į juos patekusį šviesos fotoną. Tai kas? Kokia nauda iš to, kad jie sugeba nustatyti elektrinį potencialą savo membranose, jei nėra nervinio kelio į kirmino smegenis? Kas nutiktų, jei šis kelias staiga vystytųsi ir tokį signalą būtų galima siųsti kirmino smegenims. O kas iš to? Kaip kirminas sužinos, ką daryti su šiuo signalu? Jis turės išmokti suprasti, ką reiškia šis signalas. Mokymasis ir interpretavimas yra labai sudėtingi procesai, apimantys daug skirtingų baltymų kitose unikaliose sistemose. Dabar kirminas per savo gyvenimą turi vystytis, kad perduotų šį gebėjimą savo palikuonims. Jei jis neperduos šio sugebėjimo, palikuonis turės pats išmokti, kitaip regėjimas nesuteiks jam jokio pranašumo..

Visiems šiems nuostabiems procesams reikia reguliavimo. Nė viena iš funkcijų negali būti naudinga, kol ji nėra reguliuojama (įjungiama ir išjungiama). Jei šviesai jautrios ląstelės negali išsijungti, kai jos įjungiamos, regėjimas gali nepasireikšti. Šis reguliavimo pajėgumas taip pat yra labai sudėtingas, apimantis daug baltymų ir kitų molekulių, kurios visos turi būti, kad regėjimas būtų naudingas. iš pradžių.

Bet kas, jei nepradėsime paaiškinti pirmosios šviesai jautrios „dėmės“ kilmės. Sudėtingesnių akių evoliucija šiuo požiūriu atrodo paprasta, ar ne? Ne visai.

Faktas yra tas, kad kiekvienam iš įvairių komponentų reikalingi unikalūs baltymai, atliekantys specifines funkcijas, kuriuos šios būtybės DNR turi užkoduoti unikalus genas. Nei genai, nei baltymai, kuriuos jie koduoja, neveikia patys. Unikalaus geno ar baltymo egzistavimas reiškia, kad jo funkcija yra susijusi su unikalia kitų genų ar baltymų sistema. Tokioje sistemoje net vieno sisteminio geno, baltymo ar molekulės nebuvimas reiškia, kad visa sistema tampa nefunkcionali. Atsižvelgiant į tai, kad vieno geno ar baltymo raida niekada nebuvo pastebėta ar atkurta laboratorijoje, šie, atrodytų, nereikšmingi skirtumai staiga tampa labai svarbūs ir didžiuliai..

Projektiniai defektai

O „dizaino defektai“ žmogaus akyje? Yra gerai žinomas evoliucijos argumentas, kad protingas dizaineris nieko nekurtų su defektais. Kita vertus, evoliucija, būdama natūralus bandymų ir klaidų procesas, lengvai paaiškina defektų egzistavimą gamtos pasaulyje. Nors daugelis yra įsitikinę šiais įrodymais, jie patys rodo dizainerio motyvus ir galimybes. Klaidinga sakyti, kad viskas, kas sukurta, turi atitikti individualius mūsų įsitikinimus, kad galime apibrėžti dizainą..

Kita gamtinių dizaino trūkumų nustatymo problema yra ta, kad mes nežinome visos mums reikalingos informacijos. Tai, kas iš pradžių atrodo dizaino trūkumas, gali pasirodyti pranašumas, kai daugiau sužinosime apie konkrečios sistemos ar subjekto poreikius. Bet kokiu atveju, atidžiau pažvelkime į tariamus žmogaus akies dizaino defektus. 1986 m. Knygoje „Aklasis laikrodininkas“ garsus evoliucijos biologas Richardas Dawkinsas pateikia šį argumentą dėl žmogaus akies defekto:

Bet kuris inžinierius natūraliai manytų, kad fotoelementai nukreipti į šviesą, o jų laidai nukreipti atgal į smegenis. Jis tyčiojosi iš bet kokių pasiūlymų, kad fotoelementus būtų galima nukreipti nuo šviesos, o jų laidai liktų arčiausiai tos šviesos. Ir vis dėlto būtent taip atsitinka visose stuburinių tinklainėse. Kiekvienas fotoelementas iš tikrųjų yra prijungtas atgal į priekį, o jo viela kyšo į šoną, arčiausiai šviesos. Viela turi važiuoti tinklainės paviršiumi iki taško, kur ji praeina per tinklainės skylę (vadinamą „akląja vieta“), kad tada sujungtų regos nervą. Tai reiškia, kad šviesa, užuot praėjusi per fotoelementus be kliūčių, turi įveikti prijungtų laidų masę ir, matyt, patiria tam tikrą slopinimą ir iškraipymą (iš tikrųjų tai nėra labai daug, bet vis dėlto tai yra principas, kuris įžeistų bet kokį mąstantį inžinierių). Nesitikiu tikslaus šios keistos padėties paaiškinimo. Atitinkamas evoliucijos laikotarpis įvyko taip seniai.

Dawkinso įrodymas neabejotinai atrodo intuityvus. Dawkinso problema nėra pateisinimas intuicija, greičiau jo hipotezės nepatvirtinimas. Tai gali atrodyti taip protinga, kaip patinka, kol Dawkinsas galės patikrinti savo prielaidas, kad iš tikrųjų pamatytų, kaip „apverstos“ tinklainės struktūros yra geresnės nei „neapverstos“ žmogaus reikmėms. Ši hipotezė lieka neišbandyta, todėl nepalaikoma moksliniu metodu. Be šios problemos, yra dar viena problema: net jei Dawkinsas būtų moksliškai įrodęs, kad apversta tinklainė iš tikrųjų yra reikalingesnė žmogaus regėjimui, tai vis tiek nepaneigtų dizaino mokslo požiūriu..

Dizaino teorijos stiprybė slypi ne jos sugebėjime parodyti tobulumą kuriant dizainą, bet gebėjime nurodyti statistinį neįmanoma natūralistinio metodo paaiškinti gyvenimo sudėtingumą, kuris akivaizdus tokioje struktūroje kaip žmogaus akis. Tariami trūkumai nepašalina šio statistinio iššūkio evoliucijos teorijoms. Dawkinso klaida slypi manant, kad visų dizainerių mąstymas, žinios ir motyvacija yra panašūs į jo mąstymą, žinias ir motyvaciją. Dawkinso problemas dar labiau sustiprina jo paties prisipažinimas, kad apversta tinklainė veikia puikiai. Jo argumentas yra ne apie apverstos tinklainės techninius trūkumus, o apie estetiką. Apversta tinklainė jam neatrodo teisinga, nepaisant to, kad ja naudojasi gyvūnai, turintys opiausias pasaulio regėjimo sistemas (vaizdą formuojantys).

Ne apverstas, o atvirkštinis

Labiausiai išsivysčiusios neišvirkštinės tinklainės pasaulyje yra aštuonkojo ir kalmaro (galvakojai). Vidutinėje aštuonkojo tinklainėje yra 20 milijonų fotoreceptorių ląstelių. Vidutinėje žmogaus tinklainėje yra maždaug 126 milijonai fotoreceptorių ląstelių. Tai nieko, palyginti su paukščiais, kurie turi 10 kartų daugiau fotoreceptorių ir 2–5 kartus daugiau kūgių nei žmonės..

Žmogaus akies tinklainėje yra vieta, vadinama „fovea“. Fossa yra centrinė vieta žmogaus tinklainės centrinėje dalyje, vadinamoje geltonosios dėmės. Šioje srityje žmonėms yra daug didesnė fotoreceptorių, ypač kūgių, koncentracija. Kraujagyslės, nervų ir ganglijų ląstelės yra joje taip, kad jos nebūtų išsidėsčiusios tarp šviesos šaltinio ir fotoreceptorių ląstelių, tokiu būdu pašalinant net šią nedidelę kliūtį tiesioginiam šviesos praleidimui. Tai sukuria didelio regėjimo aštrumo zoną su sumažintu regėjimo aštrumu žmogaus tinklainės periferijos link..

Vietoje (ir kitur) esantys kūgiai taip pat turi 1: 1 santykį su gangliono ląstelėmis. Gangliono ląstelės padeda iš anksto apdoroti informaciją, gautą iš tinklainės fotoreceptorių. Kalbant apie tinklainės strypus, viena gangliono ląstelė gauna informaciją iš daugybės, net šimtų lazdelių ląstelių, tačiau su kūgiais, kurių didžiausia koncentracija yra vietoje, situacija yra kitokia. Blot pateikia informaciją, reikalingą maksimaliam vaizdo detalumui padidinti, o informacija, gauta iš tinklainės periferinių regionų, teikia tiek erdvinę, tiek kontekstinę informaciją. Lyginant su periferija, dėmė yra 100 kartų jautresnė smulkiausioms detalėms nei likusi tinklainės dalis. Tai leidžia žmogaus akiai sutelkti dėmesį į konkrečią sritį regėjimo lauke, labai nesiblaškant periferiniam regėjimui..

Kita vertus, paukščių tinklainės neturi centrinės dėmės ar fovėjos. Vaizdo ryškumas yra vienodas visose srityse. Aštuonkojo tinklainei taip pat trūksta centre esančios duobės, tačiau jos turi vadinamąjį tiesinį centrą. Jis suformuoja aštriausią diapazoną horizontaliai išilgai aštuonkojo tinklainės. Unikalus aštuonkojo akių bruožas yra tas, kad, nepaisant kūno padėties, jų akys visada palaiko tą pačią padėtį, palyginti su Žemės gravitaciniu lauku, naudojant statocistos pusiausvyros organą.

To priežastis yra ta, kad aštuonkojų tinklainėje jų matymo laukuose yra horizontalių ir vertikalių projekcijų apibrėžimai. Tai yra numatytas horizontalaus ir vertikalaus vertinimo būdas. Aštuonkojai naudojasi šia galimybe ne tam, kad sukurtų vaizdą, kaip tai daro stuburiniai, bet kad pastebėtų judėjimo modelius. Įdomu tai, kad neatsižvelgiant į daikto formą, aštuonkojis reaguoja į specifinius judesius, panašius į aukos judesius, tarsi iš tiesų būtų auka. Tačiau jei jų įprastas grobis nejuda, aštuonkojis nereaguoja į judėjimo trūkumą. Šiuo aspektu aštuonkojo regėjimas yra panašus į sudėtines vabzdžių akis..

Iš tikrųjų į aštuonkojo akį žiūrima kaip į junginį, turintį vieną lęšį. Kai kuriais kitais aspektais taip pat lengviau apdoroti informaciją nei stuburinių akių. Fotoreceptorius sudaro tik strypai, o jų perduodama informacija neperleidžia jokio periferinio gangliono ląstelių apdorojimo. Aštuonkojų akys nėra skirtos suvokti mažiausių detalių, bet suvokti judėjimo modelius ir būdus, taip pašalinant labai didelio apdorojimo poreikį, kuris pastebimas žmonių ir stuburinių akyse.

Didelė apdorojimo galia žmogaus ir kitų stuburinių akyse nėra pigi. Tai labai brangu, o kūnas moka didelę kainą, kad išlaikytų tokį aukštą apibrėžimo ir apdorojimo galios lygį. Tinklainė turi didžiausią energijos poreikį ir medžiagų apykaitos greitį iš visų kūno audinių. Deguonies suvartojimas žmogaus tinklainėje (grame audinio) yra 50% daugiau nei kepenyse, 300% daugiau nei smegenų žievėje ir 600% daugiau nei miokarde (širdies raumenyse). Bet tai yra vidutinė visos tinklainės deguonies apykaita. Atskirame fotoreceptorių ląstelių sluoksnyje metabolizmo greitis yra žymiai didesnis. Visa ši energija turi būti tiekiama greitai ir tinkamu kiekiu..

Tiesiai po kiekvienu fotoreceptoriumi yra gyslainės sluoksnis. Šiame sluoksnyje yra tankus kapiliarinis sluoksnis, vadinamas kraujagyslių-kapiliarų sluoksniu. Vienintelis dalykas, skiriantis kapiliarus nuo tiesioginio kontakto su fotoreceptoriais, yra labai plonas (kaip ir viena ląstelė) tinklainės pigmento epitelis (RPE). Šie kapiliarai yra daug didesni nei vidutiniškai, jų skersmuo yra 18-50 mikronų. Jie suteikia milžinišką kraujo kiekį grame audinio ir sudaro 80% visos akies kraujotakos. Kita vertus, tinklainės arterija, einanti per akląją zoną ir pasiskirstanti palei išorinę tinklainę, tenkinant nervinio sluoksnio poreikius, sudaro tik 5% viso tinklainės kraujo tiekimo. Arti choroidinio kraujo tiekimo į fotoreceptorių ląsteles be perteklinio tarpinio audinio ar erdvės, tokios kaip nervai ar ganglijų ląstelės (t. Y. Iš ne apverstos sistemos), užtikrinamas greičiausias ir efektyviausias gyvybiškai svarbių maisto medžiagų tiekimas ir pašalinamas didelis susidarančių atliekų kiekis. Ląstelės, pašalinančios šias atliekas ir papildančios kai kuriuos būtinus fotoreceptorių elementus, yra RPE ląstelės..

Kiekvieną dieną strypai ir kūgiai išmeta apie 10% segmentuotų diskų. Vidutinis strypų diskų skaičius yra nuo 700 iki 1000, kūgiams - 1000-1200. Tai savaime sukelia medžiagų apykaitos poreikį RPE ląstelėse, kurios turi apdoroti daugybę išmestų diskų. Laimei, jiems nereikia toli keliauti, kad pasiektų RPE ląsteles, nes jos griūva nuo fotoreceptoriaus galo, kuris tiesiogiai liečiasi su RPE ląstelių sluoksniu. Jei šie diskai būtų išstumti priešinga kryptimi (link lęšių ir ragenos), dėl didelio jų išsiskyrimo greičio prieš fotoreceptorius atsirastų niūrus užtemimas, kuris neišaiškėtų taip greitai, kaip reikia, kad būtų išlaikytas aukštas vaizdo aiškumas..

Aukštas apdorojimo lygis palaiko aukštą fotoreceptorių jautrumą. RPE ląstelėse taip pat yra retinolio izomerazės (vitamino A). Transretinalas turi būti konvertuotas atgal į 11-cisretinalą regėjimo molekulinėje kaskadoje. Vitamino A ir tinklainės izomerazės pagalba RPE ląstelės gali atlikti šią užduotį, o paskui tokias atnaujintas molekules perkelti atgal į fotoreceptorius. Įdomu tai, kad galvakojų tinklainėse esančiose RPE ląstelėse nėra tinklainės izomerazės; nepaisant to, visų stuburinių tinklainėse yra šis svarbus fermentas. Aukščiau aprašytoms funkcijoms reikia daug energijos. RPE ląstelės, taip pat fotoreceptorių ląstelės turėtų būti kuo arčiau gero kraujo tiekimo, kuris iš tikrųjų pastebimas.

Kaip rodo jų pavadinimas, RPE ląstelės yra pigmentuotos labai tamsiai juodos spalvos, vadinamos melaninu. Melaninas sugeria išsklaidytą šviesą, tokiu būdu užkertant kelią netikram fotonų atspindžiui ir netiesioginiam fotoreceptorių aktyvavimui. Tai labai padeda sukurti aiškų / ryškų vaizdą tinklainėje. Kai kuriems stuburiniams gyvūnams, pavyzdžiui, katei, yra kitokia sistema, turinti atspindintį sluoksnį, kuris leidžia geriau matyti tamsoje (šešis kartus geriau nei žmonėms), bet blogai dieną.

Taigi matome, kad apverstos tinklainės turi bent minimalią, jei ne reikšmingą, naudą, atsižvelgiant į jų dėvėtojų poreikius. Mes taip pat turime įrodymų, kad geriausios akys pasaulyje atpažinti ir interpretuoti visada yra akys su apversta tinklaine, turinčia tinklainės organizaciją. Kalbant apie trūkumus apskritai, jie neturi praktinės reikšmės, palyginti su atitinkamomis funkcijomis. Net Dawkinsas pripažįsta, kad šis nepatogumas dažniausiai yra estetinis. Apsvarstykite šį Dawkinso teiginį:

Išskyrus vieną išimtį, fotoelementai visose mano iliustruojamose akyse buvo išdėstyti prieš nervus, kurie juos sujungė su smegenimis. Tai akivaizdu, bet ne universalu. Sliekas... greičiausiai turi savo fotoelementus neteisingoje jungiamųjų nervų pusėje. Tą patį daro stuburinė akis. Fotoelementai nukreipiami nuo šviesos. Tai nėra taip kvaila, kaip atrodo. Kadangi jie yra labai maži ir skaidrūs, visiškai nesvarbu, kur jie nukreipti: dauguma fotonų bus nukreipti tiesiai į priekį ir tada praeis per daug pigmento turinčių trukdžių, laukiančių, kol juos užfiksuos..

Evoliucijos teorija pavyzdžiuose

Iš esmės visi regėjimo organai yra skirti atskiroms šviesos dalelėms - fotonams - užfiksuoti. Visai gali būti, kad net prekambro laikotarpiu buvo organizmų, gebančių suvokti šviesą. Tai gali būti daugialąsčiai ir vienaląsčiai padarai. Tačiau pirmasis mums matomas gyvūnas, turintis regėjimą, pasirodė maždaug prieš 540 milijonų metų. Vos po šimto milijonų metų, Ordovičiaus laikotarpiu, jau egzistavo visų tipų regėjimo organai, žinomi mums. Mes tiesiog turime juos tinkamai išdėstyti, kad suprastume jų evoliuciją..

Vienaląsčių gyvūnų - pavyzdžiui, žaliosios euglenos - yra tik šviesai jautri dėmė: „akis“. Jis išskiria šviesą, kuri yra gyvybiškai svarbi tai pačiai euglenai, nes be šviesos energijos kūne fotosintezė negali vykti, o tai reiškia, kad nesusidaro organinės medžiagos. Prieš pasirodant šiai organelei - akiai, vienaląsčiai gyvūnai chaotiškai šliaužė vandens stulpelyje, kol netyčia atsidūrė šviesoje. Euglena visada plaukia tik į šviesą.

Pirmųjų daugialąsčių gyvūnų regos organai buvo itin primityvūs. Taigi daugelyje jūrų žvaigždžių atskiros šviesai jautrios ląstelės yra išsibarsčiusios visame kūno paviršiuje. Šie gyvūnai sugeba atskirti tik šviesą ir tamsą. Matyti praeinantį šešėlį - plėšrūnas? - jie skuba palaidoti smėlį.

Kai kuriems gyvūnams šviesai jautrios ląstelės buvo sugrupuotos „akių dėmės“ pavidalu. Dabar, nors ir labai grubiai, buvo galima įvertinti, iš kurios pusės plėšrūnas juda. Daugiau nei prieš penkis šimtus milijonų metų medūzose atsirado akių dėmių. Šis regėjimo organas leido jiems naršyti kosmose, o medūzos apgyvendino atvirą jūrą. Tokios dėmės padeda sliekams pasislėpti nuo šviesos žemėje..

Kitą akies evoliucijos etapą demonstruoja ciliariniai kirminai. Priekinėje jų kūno dalyje yra dvi simetriškos dėmės: kiekvienoje iš jų yra iki tūkstančio šviesai jautrių ląstelių. Šios dėmės yra pusiau panardintos į pigmento taurelę. Šviesa krinta tik ant viršutinės dėmių pusės, kurios nepadengia pigmentas, ir tai leidžia gyvūnui nustatyti, kur yra šviesos šaltinis. Jei pageidaujate, ciliarinį kirminą galite vadinti „gyvūnu dviem akimis“.

Pamažu akies dėmė buvo įspausta dar giliau į epitelį. Susidaro griovelis - „akies puodelis“. Pavyzdžiui, upių sraigės turi panašų regėjimo organą. Jo jautrumas labai priklauso nuo žvilgsnio krypties. Tačiau sraigė viską aplinkui mato neryškią, tarsi žvelgdama pro matinį stiklą..

Regėjimo aštrumas padidėjo siaurėjant išorinei akies angai. Taigi buvo akis su tiksliu vyzdžiu, panaši į camera obscura. Moliuskas nautilus, seniai išnykusių amonitų giminaitis, žvelgia į pasaulį. Nautilus akies storis yra apie centimetrą. Jo tinklainėje yra iki keturių milijonų šviesai jautrių ląstelių. Tačiau šis regėjimo organas sulaiko per mažai šviesos. Todėl „Nautilus“ pasaulis atrodo niūrus.

Taigi tam tikru etapu evoliucija lėmė dviejų skirtingų regėjimo organų atsiradimą. Vienas - pavadinkime tai „optimisto akimi“ - leido viską pamatyti šviesiomis spalvomis, tačiau objektų kontūrai buvo neaiškūs, neaiškūs, neaiškūs. Kitas - „pesimisto akis“ - viską matė juodai; pasaulis atrodė šiurkštus, sulaužytas, smarkiai nubrėžtas. Iš jo kyla mūsų žmogaus akis.

Vėliau virš vyzdžio išauga skaidri plėvelė; jis apsaugo jį nuo purvo ir tuo pačiu keičia lūžio galią. Dabar vis daugiau šviesos dalelių patenka į akį, į šviesai jautrias ląsteles. Taip pasirodo pirmasis primityvus objektyvas. Jis sutelkia šviesą. Kuo didesnis objektyvas, tuo ryškesnis regėjimas. Tokio regėjimo organo savininkui, būtent jis vadinamas „akimi“, aplinkinis pasaulis tampa ryškus ir ryškus.

Akis pasirodė esąs toks tobulas regėjimo organas, kad gamta jį „išrado“ du kartus: jis pasirodė galvakojiuose, o vėliau ir pas mus, stuburiniuose, ir abiejose gyvūnų grupėse atrodo kitaip, o vystosi iš skirtingų audinių: moliuskuose - nuo epitelis, o žmonėms tinklainė ir stiklakūnis atsiranda iš nervinio audinio, o lęšiukas ir ragena - iš epitelio.

Mes priduriame, kad vabzdžiai, trilobitai, vėžiagyviai ir kai kurie kiti bestuburiai suformavo sudėtingą - briaunotą - akį. Jis susidėjo iš daugybės atskirų ocelli - ommatidia. Laumžirgio akyje yra, pavyzdžiui, iki trisdešimt tūkstančių šių akių.

Tik pusę milijono metų

Švedijos biologai Danas-Erikas Nilssonas ir Suzanne Pelger iš Lundo universiteto kompiuteriu imitavo akies raidos istoriją. Šiame modelyje viskas prasidėjo nuo šviesai jautrių ląstelių sluoksnio atsiradimo. Virš jo gulėjo skaidrus audinys, pro kurį prasiskverbė šviesa; po juo yra nepermatomas audinio sluoksnis.

Atskiros, nedidelės mutacijos gali pakeisti, pavyzdžiui, skaidraus sluoksnio storį arba šviesai jautraus sluoksnio kreivumą. Jie atsitiko atsitiktinai. Mokslininkai į savo matematinį modelį įtraukė tik taisyklę: jei mutacija pagerino vaizdo kokybę bent vienu procentu, tai ji buvo fiksuota kitose kartose.

Galų gale „vaizdinis filmas“ virto „burbuliuku“, pripildytu skaidrios želės, o vėliau - „žuvies akimi“, turinčia tikrą objektyvą. Nielsonas ir Pelgeris bandė įvertinti, kiek tokia evoliucija gali trukti, ir jie pasirinko blogiausią, lėčiausią plėtros variantą. Vis dėlto rezultatas buvo sensacingas. Trumpa akies istorija buvo tik... šiek tiek daugiau nei pusė milijono metų - tai akimirka planetai. Per šį laiką buvo pakeista 364 tūkstančiai gyvūnų kartų, apdovanotų įvairiais tarpiniais regos organų tipais. Pagal natūralią atranką gamta „išbandė“ visas šias formas ir išrinko geriausią - akį su objektyvu.

Toks modelis aiškiai įrodo, kad kai tik pirmieji primityvūs organizmai atrado pačią galimybę „įspausti“ pasaulį - akimirksniu nukopijuoti aplinkinių daiktų vietą ir jų formą su vienu iš jų organų - šis organas ėmė tobulėti, kol pasiekė aukščiausią išsivystymo formą. Akies istorija iš tikrųjų buvo trumpa; tai buvo „žaibiškas karas“ už sugebėjimą „pamatyti viską tikroje šviesoje“. Nugalėtojai yra visi - žmonės, žuvys, vabzdžiai, sraigės ir netgi euglena, kartais geresnė už mus, „ambivalentiška“, išskirianti, kur juoda, o kur balta.

Vėliau vokiečių biologas Walteris Goeringas nustatė, kad genas, vadinamas Pax-6, formuoja regos organus žmonėms, pelėms ir vaisinėms muselėms, vaisinėms muselėms. Jei ji turi defektą, akis visiškai neišsivysto arba lieka kūdikystėje. Savo ruožtu, kai Pax-6 genas buvo įterptas į tam tikras genomo dalis, gyvūnas įgijo papildomų akių.

Eksperimentai parodė, kad Pax-6 genas yra atsakingas tik už regos organų vystymąsi, o ne už jų tipą. Taigi, naudodamas pelės geną, mokslininkas paleido vaisių musių akių vystymosi mechanizmą ir įgijo papildomų regėjimo organų, taip pat briaunotų, ant kojų, sparnų ir antenų. „Su jų pagalba vabzdžiai taip pat galėjo suvokti šviesą, - sako Walteris Goeringas, - juk nervų galūnės tęsėsi nuo papildomų regėjimo organų iki atitinkamos smegenų srities..

Vėliau tam pačiam genetikui pavyko užsiauginti varlės galvos papildomų akių, manipuliuojant iš Drosophila paimtu genu Pax-6. Jo kolegos tą patį geną rado varlėse, žiurkėse, putpelėse, viščiukuose ir jūros ežiukuose. Pax-6 geno tyrimas rodo, kad visų tipų regėjimo organai, kuriuos žinome, gali atsirasti dėl tos pačios „pirmosios akies“ genetinių mutacijų.

Tačiau yra ir kitų nuomonių. Juk, pavyzdžiui, medūzos neturi Pax-6 geno, nors ir turi regos organus. Galbūt šis genas regos aparato vystymąsi pradėjo kontroliuoti tik tam tikru evoliucijos etapu..

Štai ką D.E.Nilssonas sako apie tai:

Paprasčiuose organizmuose Pax-6 genas yra atsakingas už kūno priekinės dalies formavimąsi, o kadangi jis geriausiai tinka juslėms pritaikyti čia, vėliau šis genas tapo atsakingas už regos organų vystymąsi..