Удивительное устройство глаза
Перепост от vadim_proskurin
Давно известно, что глаза позвоночных устроены странно и извращенно - нервные волокна, передающие сигнал от сетчатки глаза к мозгу, размещаются не снаружи, а внутри глазного яблока, прямо на пути света, падающего на сетчатку. Толстый кабель зрительного нерва, проходя сквозь оболочку глаза, образует так называемое слепое пятно, в этом участке поля зрения глаз ничего не видит. И от слепого пятна ведется разводка нервной электропроводки по всей внутренней поверхности глаза.
Почему так странно? Потому что наши раннекембрийские предки были маленькими прозрачными рыбками, наподобие новорожденных мальков гуппи. Мутация могла создать работающий фоторецептор не обязательно не обязательно на поверхности тела такой рыбки, а в любом месте. Исторически первые фоторецепторы появились у позвоночных внутри мозга, это были видоизмененные нейроны, которые умели реагировать не только на химические и электрические сигналы, но и на свет. Нечто вроде светодиода наоборот. Первые глазные яблоки получали свет не изнутри - через зрачок и хрусталик, а извне - через прозрачную оболочку глаза. В такой конструкции подключение нервных проводов изнутри, а не извне, было наиболее разумным. То, что это решение сохранилось в более продвинутых глазах современных позвоночных, считается одним из многочисленных несовершенных решений, сгенерированных "слепым часовщиком" эволюции.
На днях мне попалась на глаза популярная статья, в которой нашлось кое-что, чего я раньше не знал. Оказывается, сетчатка позвоночных устроена еще безумнее, чем это обычно описывают в популярной литературе, а именно вот так:
На этой картинке светочувствительные волоски палочек и колбочек обозначены цифрой 3, а цифрой 2 обозначены тела этих нейронов. Видно, что они поглощают или отражают львиную долю света, падающего на сетчатку. А свет, просочившийся между ними, должен сперва отразиться от внутреннего слоя сетчатки, и только после этого отраженные фотоны имеют шанс запустить сложный электрохимический процесс, приводящий к состоянию "глаз увидел". Общая чувствительность глаза снижается на несколько порядков по сравнению с тем, какой она могла бы быть, если бы глаза были устроены более разумно.
Однако почему мы считаем, что высокая чувствительность глаза к отдельным фотонам - однозначно хорошо? Для эволюционного успеха наземного животного не менее важна способность различать предметы при очень сильной освещенности, под палящим полуденным солнцем. А еще важнее способность животного регулировать чувствительность своих глаз. Последнее позвоночные делают как минимум двумя способами:
- расширяют и сужают зрачок;
- делают отражатель 5 темнее или светлее.
Смогли бы орлы смотреть на солнце, если бы их сетчатка не была бы вывернута наизнанку, а адаптация глаза к свету шла бы только первым путем? Не исключено. Но для этого эволюции пришлось бы вместо палочек и колбочек создать более сложные фоторецепторы, способные переносить избыток света, не растрачивая запас светочувствительных белков в считанные минуты, а то и секунды. Таким образом, неудачная конструкция рыбьего глаза обернулась неожиданным преимуществом для далеких потомков, выбравшихся на сушу - их глаза смогли научиться нормально видеть не только в полумраке водной толщи, но и на суше в ясный день.
У головоногих моллюсков глаза эволюционировали другим путем. Первые головоногие не были прозрачными, они имели толстую раковину, примерно как у современного наутилуса. Глазные яблоки моллюсков возникли не из мозговых выпячиваний, а из складок кожи. Подключение нервов к сетчатке у моллюсков естественное - вся проводка подключается к глазу снаружи, никакого слепого пятна нет. Эту конструкцию иногда ставят в пример тому, что есть у нас, но, может быть, не все так просто? С позднекембрийских времен не появилось ни одного наземного головоного, в то время как улитки выбрались на сушу еще в раннем карбоне. Да, у головоногих есть проблемы водно-солевого обмена, они даже в пресной воде жить не могут, но может быть, проблема не только в этом? Если их глаза действительно не могут регулировать чувствительность к свету так, как это требуется на суше, то для эволюции это еще более серьезная проблема. Почки несколько раз независимо появлялись в разных ветвях эволюции, а вывернуть глаз наизнанку не удалось никому, в том числе и палеозойским рыбам, для которых осьминожья конструкция глаза была бы предпочтительнее.
Под конец поста замечу, что все рассуждения, приведенные выше, скорее спекулятивны, чем обоснованы. Кое-какие факты свидетельствуют в пользу излагаемой гипотезы (например, глаза разного размера у глубоководных кальмаров: один для больших глубин, другой - для более светлых мест на меньших глубинах), но для ее нормального обоснования нужен как минимум долгий вдумчивый гуглёж, а как максимум - полноценное научное исследование. Так что нельзя исключать, что в этом посте я написал ерунду.
Давно известно, что глаза позвоночных устроены странно и извращенно - нервные волокна, передающие сигнал от сетчатки глаза к мозгу, размещаются не снаружи, а внутри глазного яблока, прямо на пути света, падающего на сетчатку. Толстый кабель зрительного нерва, проходя сквозь оболочку глаза, образует так называемое слепое пятно, в этом участке поля зрения глаз ничего не видит. И от слепого пятна ведется разводка нервной электропроводки по всей внутренней поверхности глаза.
Почему так странно? Потому что наши раннекембрийские предки были маленькими прозрачными рыбками, наподобие новорожденных мальков гуппи. Мутация могла создать работающий фоторецептор не обязательно не обязательно на поверхности тела такой рыбки, а в любом месте. Исторически первые фоторецепторы появились у позвоночных внутри мозга, это были видоизмененные нейроны, которые умели реагировать не только на химические и электрические сигналы, но и на свет. Нечто вроде светодиода наоборот. Первые глазные яблоки получали свет не изнутри - через зрачок и хрусталик, а извне - через прозрачную оболочку глаза. В такой конструкции подключение нервных проводов изнутри, а не извне, было наиболее разумным. То, что это решение сохранилось в более продвинутых глазах современных позвоночных, считается одним из многочисленных несовершенных решений, сгенерированных "слепым часовщиком" эволюции.
На днях мне попалась на глаза популярная статья, в которой нашлось кое-что, чего я раньше не знал. Оказывается, сетчатка позвоночных устроена еще безумнее, чем это обычно описывают в популярной литературе, а именно вот так:
На этой картинке светочувствительные волоски палочек и колбочек обозначены цифрой 3, а цифрой 2 обозначены тела этих нейронов. Видно, что они поглощают или отражают львиную долю света, падающего на сетчатку. А свет, просочившийся между ними, должен сперва отразиться от внутреннего слоя сетчатки, и только после этого отраженные фотоны имеют шанс запустить сложный электрохимический процесс, приводящий к состоянию "глаз увидел". Общая чувствительность глаза снижается на несколько порядков по сравнению с тем, какой она могла бы быть, если бы глаза были устроены более разумно.
Однако почему мы считаем, что высокая чувствительность глаза к отдельным фотонам - однозначно хорошо? Для эволюционного успеха наземного животного не менее важна способность различать предметы при очень сильной освещенности, под палящим полуденным солнцем. А еще важнее способность животного регулировать чувствительность своих глаз. Последнее позвоночные делают как минимум двумя способами:
- расширяют и сужают зрачок;
- делают отражатель 5 темнее или светлее.
Смогли бы орлы смотреть на солнце, если бы их сетчатка не была бы вывернута наизнанку, а адаптация глаза к свету шла бы только первым путем? Не исключено. Но для этого эволюции пришлось бы вместо палочек и колбочек создать более сложные фоторецепторы, способные переносить избыток света, не растрачивая запас светочувствительных белков в считанные минуты, а то и секунды. Таким образом, неудачная конструкция рыбьего глаза обернулась неожиданным преимуществом для далеких потомков, выбравшихся на сушу - их глаза смогли научиться нормально видеть не только в полумраке водной толщи, но и на суше в ясный день.
У головоногих моллюсков глаза эволюционировали другим путем. Первые головоногие не были прозрачными, они имели толстую раковину, примерно как у современного наутилуса. Глазные яблоки моллюсков возникли не из мозговых выпячиваний, а из складок кожи. Подключение нервов к сетчатке у моллюсков естественное - вся проводка подключается к глазу снаружи, никакого слепого пятна нет. Эту конструкцию иногда ставят в пример тому, что есть у нас, но, может быть, не все так просто? С позднекембрийских времен не появилось ни одного наземного головоного, в то время как улитки выбрались на сушу еще в раннем карбоне. Да, у головоногих есть проблемы водно-солевого обмена, они даже в пресной воде жить не могут, но может быть, проблема не только в этом? Если их глаза действительно не могут регулировать чувствительность к свету так, как это требуется на суше, то для эволюции это еще более серьезная проблема. Почки несколько раз независимо появлялись в разных ветвях эволюции, а вывернуть глаз наизнанку не удалось никому, в том числе и палеозойским рыбам, для которых осьминожья конструкция глаза была бы предпочтительнее.
Под конец поста замечу, что все рассуждения, приведенные выше, скорее спекулятивны, чем обоснованы. Кое-какие факты свидетельствуют в пользу излагаемой гипотезы (например, глаза разного размера у глубоководных кальмаров: один для больших глубин, другой - для более светлых мест на меньших глубинах), но для ее нормального обоснования нужен как минимум долгий вдумчивый гуглёж, а как максимум - полноценное научное исследование. Так что нельзя исключать, что в этом посте я написал ерунду.