Evoluția ochiului | este un exemplu de organ omolog pe care îl au multe animale
Evoluția ochiului este un exemplu de organ omolog pe care îl au multe animale.
Unele componente ale ochiului, cum ar fi opsinele sensibile la lumină, par să aibă un strămoș comun. Acestea au evoluat o singură dată, la începutul evoluției animalelor. Ele controlează conversia fotonilor în semnale electrice. De exemplu, o opsină care se găsește în retina mamiferelor, melanopsina, este implicată în ritmurile circadiene și în reflexul pupilar, dar nu și în vedere.
Pe de altă parte, ochii complecși care formează imagini au evoluat de 50 până la 100 de ori - folosind multe dintre aceleași proteine și instrumente genetice în construcția lor.
Se pare că ochii complecși au evoluat pentru prima dată în câteva milioane de ani, în explozia rapidă a evoluției cunoscută sub numele de explozia cambriană. Nu există nicio dovadă a existenței ochilor înainte de Cambrian, dar mulți ochi pot fi văzuți în fosilele din șisturile de Burgess din Cambrianul mijlociu.
Ochii prezintă numeroase adaptări pentru a răspunde nevoilor organismelor care îi au. Ochii variază în ceea ce privește acuitatea (acuratețea vederii), sensibilitatea la lumină slabă și capacitatea de a detecta mișcarea sau de a identifica obiecte. Sensibilitatea lor la lungimile de undă decide dacă pot vedea în culori și care sunt culorile pe care le pot vedea.
Melcii de uscat au, de obicei, două seturi de tentacule pe cap: perechea superioară are un ochi la capăt; perechea inferioară este destinată olfacției.
Această mantie rugătoare are ochii camuflați
Etapele majore în evoluția ochiului.
Ochiul unei moluște: scoica regină.
Un păianjen săritor. Păianjenii au mai mulți ochi.
Rata de evoluție
Primele fosile de ochi au apărut în perioada cambriană inferioară, în urmă cu aproximativ 540 de milioane de ani. În această perioadă a avut loc o explozie de evoluție aparent rapidă, numită "explozia cambriană". Evoluția ochilor a declanșat, probabil, o cursă a înarmării care a dus la un val rapid de evoluție.
Este posibil ca organismele să fi folosit mai devreme sensibilitatea la lumină, dar nu pentru mișcări rapide și navigare prin vedere.
Este dificil de estimat rata de evoluție a ochilor. O modelare simplă presupune mutații mici expuse la selecție naturală. Aceasta arată că un organ de simț optic primitiv bazat pe fotopigmenți buni ar putea evolua într-un ochi complex asemănător celui uman în aproximativ 400.000 de ani.
Etapele timpurii ale evoluției ochiului
Primii senzori de lumină au fost senzorii oculari. Aceștia sunt proteine fotoreceptoare care se găsesc la protiști. Ochelarii pot distinge doar lumina de întuneric. Acest lucru este suficient pentru sincronizarea zilnică a ritmurilor circadiene. Ei nu pot distinge formele și nici nu pot decide din ce direcție vine lumina.
Punctele oculare se găsesc în aproape toate grupurile majore de animale. Punctul ocular al Euglenei, numit stigmat, se află în partea din față. Pigmentul său roșu umbrește o colecție de cristale sensibile la lumină. Împreună cu flagelul conducător, eyespotul permite organismului să se deplaseze ca răspuns la lumină pentru a face fotosinteză și pentru a prezice ziua și noaptea. Aceste mișcări reprezintă principalele ritmuri circadiene (zilnice).
Există pigmenți vizuali în creierul unor organisme mai complexe. Se crede că aceștia ajută la sincronizarea reproducerii cu ciclurile lunare. Prin detectarea schimbărilor subtile ale iluminării nocturne, organismele pot sincroniza eliberarea spermei și a ouălor pentru a maximiza fertilizarea ouălor.
Vederea însăși se bazează pe biochimia de bază care este comună tuturor ochilor. Modul în care acest set de instrumente biochimice este utilizat pentru a interpreta mediul unui organism variază foarte mult. Ochii au o gamă largă de structuri și forme. Toate acestea au evoluat mult mai târziu decât proteinele și moleculele care stau la baza lor.
La nivel celular, se pare că există două "modele" principale de ochi, unul posedat de protostomi (moluște, viermi aneliți și artropode), iar celălalt de deuterostomi (cordate și echinoderme).
Stigmatul (2) euglenei ascunde un punct sensibil la lumină.
PAX6
PAX6 este proteina care este codificată de gena PAX6.
PAX6 este o genă de control principal sau un "factor de transcripție" pentru dezvoltarea ochilor și a altor organe senzoriale. Este importantă din punct de vedere medical, deoarece diverse mutații produc defecte de vedere.
Întrebări și răspunsuri
Î: Care este un exemplu de organ omolog?
R: Evoluția ochiului este un exemplu de organ omolog pe care îl au multe animale.
Î: Ce face opsina?
R: Opsinele controlează conversia fotonilor în semnale electrice.
Î: Când a evoluat ochiul complex?
R: Se pare că ochii complecși au evoluat pentru prima dată în câteva milioane de ani, în explozia rapidă a evoluției cunoscută sub numele de explozia cambriană.
Î: Există dovezi ale existenței ochilor înainte de perioada cambriană?
R: Nu există dovezi ale existenței ochilor înainte de Cambrian, dar mulți ochi pot fi văzuți în fosilele din șisturile de Burgess din Cambrianul mijlociu.
Î: Cum variază ochii între organisme?
R: Ochii variază în ceea ce privește acuitatea (acuratețea vederii), sensibilitatea la lumină slabă și capacitatea de a detecta mișcarea sau de a identifica obiecte. Sensibilitatea lor la lungimile de undă decide dacă pot vedea în culori și care sunt culorile pe care le pot vedea.
Î: Ce rol joacă melanopsina?
R: Melanopsina, o opsină care se găsește în retina mamiferelor, este implicată în ritmurile circadiene și în reflexul pupilar, dar nu și în vedere.
Î: Ce eveniment marchează momentul în care au început să evolueze ochii complecși?
R: Ochii complecși au început să evolueze în timpul exploziei rapide a evoluției cunoscute sub numele de explozia cambriană.
