Când și cum a făcut cu ochiul? Pentru al doilea secol biologi susțin cu privire la originea de vedere. Unii - după Charles Darwin - cred că toate diferitele organe de vedere, ne-am întâlnit la animale, pot fi reduse la un singur prototip: un fel de „pervoglazu“. Adversarii lor cred că toate aceste organisme au apărut în mod independent unul de celălalt. Cine are dreptate? Numai în ultimii ani, a dezvăluit treptat misterul - cu noi modele matematice și descoperiri geneticieni.
Euglena, să devină un om!
În principiu, toate organele de vizibilitate sunt concepute pentru a capta particule individuale de lumină - fotoni. Este posibil ca mai multe organisme vii, în perioada precambriana, capabile de a percepe lumina. Ar putea fi creaturi multicelulare și unicelulare. Cu toate acestea, primul cunoscut animal înzestrat cu vedere, a apărut în urmă cu aproximativ 540 de milioane de ani. Și la doar o sută de milioane de ani, în perioada Ordovician, existau deja toate tipurile cunoscute de ochi azi. Noi le putem aranja numai în mod corespunzător, în scopul de a înțelege evoluția lor.
La animalele unicelulare - cum ar fi Euglena verde - există doar un loc sensibil la lumină: „ochiul“. Se distinge lumina, care este vital pentru aceeași Euglena, deoarece fără energie lumină în corpul ei nu se poate produce, fotosinteza, și, prin urmare, nu formează materia organică. Înainte de apariția acestui organelle - ochet - animale unicelulare scurrying haotic în apă până când nu cad accidental în lumină. Euglena este întotdeauna plutește numai pe lumina.
În primele animale multicelulare organele de vedere erau extrem de primitive. Deci, de multe stea de mare pe toate celulele sensibile la lumina individuale împrăștiate de suprafață corporală. Aceste animale sunt în măsură să se facă distincția între lumină și întuneric numai. Observând float umbra - un prădător? - acestea sunt în grabă pentru a îngropa în nisip.
La unele animale, celulele sensibile la lumina sunt grupate sub forma de „pete ochi“. Acum a fost posibil, deși foarte aproximativ, pentru a evalua care parte a fost în mișcare prădător. Cu mai mult de cinci sute de milioane de ani, petele de ochi apar meduze. Această vedere le-a permis să se orienteze în spațiu, și meduze locuiesc în largul mării. Ramele ajuta aceste pete să se ascundă de lume pe pământ.
Următoarea etapă a evoluției ochiului arată viermi ciliate. În fața corpului lor există două puncte simetrice: în fiecare dintre ele până la mii de celule sensibile la lumină. Aceste pete sunt pe jumatate scufundate într-o ceașcă de pigment. Lumina cade numai în jumătatea superioară a spoturilor care nu sunt acoperite de pigment, și permite animalului să se determine în cazul în care sursa de lumină. Acesta poate fi numit vierme ciliata „animal cu doi ochi“, dacă se dorește.
Treptat eyespot mai profund presat în epiteliu. canelură formate - „ochi de sticlă“. Ei au corp similare, de exemplu, cohlee râu. Sensibilitatea sa este dependentă în mod semnificativ pe direcția privirii. Cu toate acestea, melcul vede tot în jurul lui vag, cum ar fi în căutarea prin sticlă mată.
acuitatea vizuală a crescut ca pe ochi conic de deschidere exterioară. Deci, nu a fost ochiul cu un punct de elev, care seamănă cu o cameră obscură. Ei văd lumea Nautilus, Kinsman amoniții lung dispărute. Grosimea ochii nautilul - aproximativ un centimetru. Pe retina sunt de până la patru milioane de celule sensibile la lumina. Cu toate acestea, acest corp de capturi prea puțină lumină. Prin urmare, lumea pare sumbru pentru nautilus.
Deci, la un moment dat în evoluție a condus la apariția a două corpuri de vedere diferite. Unul - hai să-l numim „ochi optimist“ - vă permite să vedeți totul în culori strălucitoare, dar contururile obiectelor erau vagi, neclare, vagi. O alta - „un ochi pesimiști“ - a văzut totul în culori negre; lumea părea dur, rupte, brusc definite. Era de la el și merge pe ochii noștri umani.
Mai târziu, în creștere de film transparent peste elev; l protejează de murdărie și, în același timp, schimbarea puterii sale de refracție. Acum, tot mai multe particule de lumină intră în ochi, pentru celulele sale sensibile la lumină. Deci, există mai întâi o lentilă primitivă. El se concentrează lumina. Cu cât obiectivul, mai mare viziune. Pentru proprietarul organului vizual - și anume, aceasta se numește „ochi“ - lumea devine luminos și clar.
Ochiul a fost atât de corp perfect de această natură „inventat“ de două ori: el a apărut în cefalopode, iar mai târziu noi vertebrate, cu ambele grupe de animale, el arată diferit, și se dezvoltă din diferite țesuturi: moluste - de la epiteliu și o retină umană și vitros provin din țesutul nervos, și a cristalinului și corneei - din epiteliul.
Adăugați că în insecte, trilobiti, crustacee și alte nevertebrate formate complexe - fațeta - ochi. Acesta a constat dintr-o multitudine de găuri individuale - ommatidia. ochi Dragonfly conține, de exemplu, de până la treizeci de mii de aceste găuri.
Apoi, se potrivesc pentru a face o notă în marja. În cartea sa „Originea speciilor prin selecție naturală“, Charles Darwin a numit ochi „corpul de perfecțiune și de o complexitate extraordinară,“ și că este ceea ce l-au dus în confuzie. Este „lumea oglindă“, pe care îl purtăm mereu cu ei, a existat o bucată de piele cu celule sensibile la lumina vkraplonnymi ea - ca cel care este înzestrat cu râme? Darwin a recunoscut că această ipoteză părea să-l „absurd în cel mai înalt grad.“ Dar adversarii teoriei evoluției este încă citat ca exemplu este ochiul - incoerența legilor sale de evoluție. Poate - accidental - dezlipirea în organe senzoriale complexe?
Cu toate acestea, ele sunt greșite. Deci, uita la câteva bețe, elaborate pentru contul sălbatic, și, aruncând o privire la ecuația cea mai complexă de matematici superioare, îmi pot imagina cu greu că „nu a fost una de cealaltă printr-o evoluție de lungă.“ Dar este adevărat. Asta în natură, în căutarea în jurul valorii de posesia ei, am găsit proprietarii multor organe diferite ale vederii. Ei ne-au ajutat, chiar foarte schematic, pentru a înțelege modul de a dezvolta o viziune a modului în care toate nou-născut din organele sale. Ce a adăugat la acest sistem un studiu recent?
O jumătate de milion de ani în evoluția întregului?
Biologii suedez Dan-Eric Nilsson și Susanne Pelger de la Universitatea din Lund au simulat pe calculator istoria a ochilor evoluției. În acest model, totul a început cu apariția unui strat subțire de celule care sunt sensibile la lumină. Deasupra lui era un material transparent, prin care lumina pătrundea; sub ea - un strat opac de tesut.
Unele mutații minore pot fi modificate, de exemplu, grosimea stratului transparent sau curbura stratului fotosensibil. Au venit din întâmplare. Oamenii de știință au contribuit doar la regula lui model matematic: în cazul în care o mutatie imbunatateste calitatea imaginii pentru cel puțin unu la sută, a fost stabilit în generațiile următoare.
Ochiul uman este o structură foarte complicată: 1 - iris; 2 - elev; 3 - lentile; 4 - retinei; 5 - zona de vizibilitate mai acută; 6 - unghiul mort; 7 - un vas de sânge; 8 - nervul optic.
În final, „filmul vizual“, a devenit un „balon“ umplut cu un jeleu transparent, iar apoi, în „ochi de pește“, echipat cu o lentilă reală. Nilsson și Pelger a încercat să estimeze cât timp ar putea dura o evoluție similară, în plus, ele au ales un scenariu mai rău caz este cel mai lent. Tot la fel, rezultatul a fost senzațional. O scurtă istorie a ochilor ... au existat doar un pic mai mult de o jumătate de milion de ani - o simplă clipire a planetei. În acest timp, acesta a înlocuit 364.000 generații de animale, dotate cu diferite tipuri intermediare de organe vizuale. Prin natura selecție naturală „verificat“ toate aceste forme și să aleagă cel mai bun - ochi cu lentila.
Provocarea, așa cum sa dovedit, a fost ușor.
Un astfel de model arată în mod clar că, de îndată ce primele organisme primitive au deschis posibilitatea de a „captura“ lumea - copiat instantaneu una din împrejurimile sale organe de localizare și forma - atunci acest organism a început să se îmbunătățească, până când acesta a atins cea mai înaltă formă de dezvoltare. Istoria ochiului, de fapt, sa dovedit a fi scurt; a fost un „război fulger“ pentru oportunitatea de a „vedea totul în adevărata ei lumină.“ Câștigătorii sunt listate toate - atât omul, cât și pește, și insecte, și melci, și chiar Euglena, uneori mai bine decât noi, „ambivalentă“, distinctiv, în cazul în care alb-negru în cazul în care.
Acest model matematic și descoperirile genetice ne convingă, că diferențele dintre anumite tipuri de ochi nu sunt la fel de mare cum părea înainte. „Am văzut - a spus biologul german Christoph Kampenhauzen - că diferite tipuri de ochi apar datorită modificărilor minore în genomul: unele gene sunt activate, în timp ce altele sunt dezactivate.“
Astfel, biologul german Walter Hering a constatat ca o gena numita Pax-6 formează organele vederii la om, soareci si zboara de fructe. Dacă el are un defect, ochiul nu se dezvolta deloc, sau se află încă într-o formă embrionară. La rândul său, prin inserarea genei Pax-6, în anumite porțiuni din genomul animalului a apărut ochi suplimentare.
Experimentele au aratat ca Pax-6 gena este responsabila doar pentru dezvoltarea organelor de viziune, mai degrabă decât tipul lor. Deci, cu ajutorul unei gene care aparține mouse-ul, om de știință declanșează dezvoltarea de ochi in Drosophila, mai mult, ei au o mai multe organe de vedere - prea multe fațete - în picioare, aripi și antene. „Cu ajutorul lor, insectele ar putea percepe, de asemenea, lumina, - a spus Walter Hering - pentru că terminațiile nervoase întins de către organele suplimentare ale zonelor corespunzătoare ale creierului.“
Mai târziu, același genetician a fost în măsură să crească pe capul ochilor suplimentare broasca, manipularea genei Pax-6, luate în Drosophila. Colegii sai au descoperit gena aceeasi in broaște, șobolani, prepelițe, găini și arici de mare. Investigarea genei Pax-6 arată că toate tipurile cunoscute de organisme ar putea datora mutațiilor genetice ale acelorași „pervoglaza“.
Cu toate acestea, există și alte păreri. La urma urmei, de exemplu, nici o gena meduze Pax-6, cu toate că organele vederii este. Poate că această genă doar într-o anumită etapă de evoluție a început să gestioneze dezvoltarea aparatului vizual. Asta spune despre acest D.-E. Nilsson: „În cele mai simple organisme Pax-6 gena este responsabil pentru formarea părții din față a corpului, și pentru că acesta este cel mai potrivit pentru a posta aici sesizeaza aceasta gena mai tarziu a devenit responsabil pentru dezvoltarea și aplicarea de vedere.“
Restul este cunoscut. O sută de milioane de ani, și, probabil, cincizeci, sau poate chiar mai puțin ... sau chiar doar o jumătate de milion de ani! Ei bine, am vorbit despre asta, și ochii noștri - darul vechi unicelular? - confirmă faptul că pagina de mai sus este scris, „alb-negru“. Avem nevoie doar uita-te atent!
Cum animalele vedea lumea?
După cum arată lumea? Pentru fiecare lucru care trăiesc în diferite moduri! Pentru un mouse, precum și pentru noi, roșii delicioase roșu aprins. Pentru pisici, indiferenți față de ei, - creșteri de gri monotone aduna praf printre frunze. Cu excepția cazului în care acestea pot fi consumate?
De ce pisicile toate în jurul valorii de gri?
La apusul soarelui se estompeze toate culorile. Nu e de mirare vechi proverb spune: „Noaptea toate pisicile sunt gri.“ Întunericul se topesc fără stele și estompa conturul mâinilor, nu se poate vedea o cutie de chibrituri, un cadou pentru ochii mei ... Cum ar putea lua în considerare pisici ascuns în tufișuri pe marginea drumului? Dar pentru a le putem vedea, dintr-o privire.
Pisicile, la fel ca toate animale de pradă, nocturne, a se vedea bine în întuneric. În întuneric, elevii lor se dilate semnificativ, ajungând la un diametru de 14 milimetri. La om, diametrul pupilei este mai mic de opt milimetri. Deci, pisica are mult mai puțină lumină decât o persoană pentru a distinge obiecte și alte animale.
In plus, ochiul pisicii este aranjată în mod diferit. În adâncimea sa în spatele retinei, are un strat reflectorizant de construcții - tapetum lucidum. El aruncă lumină care intră ochii pisicii. Acesta este motivul pentru ochii pisicii strălucitoare în întuneric, galben sau verde. Datorită acestei caracteristici, celulele vizuale situate in retina ochilor ei, pentru a primi de două ori mai multă lumină.
În zi de vară, atunci când totul este scăldat în lumină puternică, elevii unei pisici brusc îngustat, transformându-se în fante subțiri. Într-adevăr, abundența de lumină poate deteriora celulele sensibile din retina. Deci, ochii pisicii sunt bine protejate de lumina directă a soarelui. De aceea, rudele ei - un ghepard, caracal, Pallas' - trăiesc și să vâneze în deșert.
Există două tipuri de celule sensibile la lumina in ochiul uman: tije si conuri. Bastoane distinge întuneric și luminoase. Datorită lor, am cel puțin ceva pentru a vedea pe timp de noapte. Conuri percep culoarea. Pisica - aceleași două tipuri de celule. Asta numai dacă o persoană are un balon de patru stick-uri, apoi colibri - douăzeci și cinci de! De aceea, pisica este mult mai rău decât ne-am vedea culori. Astfel, culoarea roșie nu este disponibil pentru a le deloc. Pisica Lumea se uită spălăcită și palid. înțelepciune științifică spune: „În timpul zilei peste tot în jurul pisica gri.“ Doar câteva culori - cum ar fi albastru - ea luminează la orizont.
De fapt, ceea ce jocul pisica de culori? Vechi miniere sale - un mouse sau o vrabie - la fel comestibile, indiferent cât de vopsele sau pene și Natura lână vopsită ea. Da, și nu au alegerea de culori: dominată de tonuri de gri și maro.
Dar pentru un om ca și pentru un mouse, viziune de culoare este adesea salutară. tomatele roșii pot fi consumate; verde necomestibil. cereale coapte de aur; nici verde.
Că albinele vezi o zi noroasă?
Albine, cum ar fi pisicile, nu observa culoarea roșie: este pentru ei încă, acel negru. Botanistii au plătit mult timp atenția asupra faptului că în natură sunt relativ rare flori roșii și fluturi le polenizeaza. Se pare că culorile alb, galben și albastru albine atractive. Dar lumea lor este colorat diferit decât al nostru.
Mantis vede peste tot în jurul, nici măcar nu întoarce capul lui.
La urma urmei, oamenii sunt prea orbi în multe privințe. gama de culori disponibile albine, mai mare decât a noastră. Ei văd lumina ultravioleta. Multe flori, care par să ne alb, apar înainte ca albinele într-o formă diferită. Pentru ei, printre petale monotone pal flare modele luminoase albastru-violet, care indică unde să caute nectar. Acesta este modul în care suntem printre frunze verzi face cu ușurință un prune coapte, violet.
Pentru capacitatea de răpitoare de a vedea lumina ultravioletă este bun pentru un alt motiv. Acest lucru îi ajută să găsească prada. La urma urmei, rozătoare mici marchează teritoriul lor firicel de urină, și ea strălucește cu lumină ultravioletă. Hawk este ușor de observat urme ciudate lăsat puțin mouse-ul în jurul valorii de acasă. El merge de la o etichetă colorată în alta, până când găsește gazdă nefericit.
Are vultur pe poantilist arata?
Aranjate pasăre ochi într-un mod diferit decât noi. În mijlocul fundusului o persoană are o „pată galbenă“. Aici celulele cele mai sensibile la lumină. Aceasta - zona de vizibilitate mai acută. În ochiul nostru - doar un „punct galben“, dar păsările - sunt două. Ele pot la fel de bine pentru a vedea două obiecte dintr-o dată, fiind departe unul de altul. De exemplu, afte în același moment poate examina îndeaproape viermele, care este planificat apuca, și o pisică,