تطور العين : كان أسلافنا البعيدين قد منحوا عينًا بدائية تلتقط الضوء ، لكنها لا تستطيع الرؤية. ثم اكتسبت العين الخصائص التي أعطتها الرؤية. كان من الممكن أن يكون هذا التطور سريعًا للغاية: بالكاد 100 مليون سنة.
العين البشرية هي كاميرا متطورة. يقوم بتجميع الضوء وتركيزه وتحويله إلى إشارات كهربائية يترجمها الدماغ إلى صور. إن شبكية العين هي التي تستشعر الضوء وتعالج الإشارات المستقبلة باستخدام عشرات الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية. إن العين متقنة لدرجة أن الخلقيين استخدموها كمثال لمفهوم “التعقيد غير القابل للاختزال” ، والذي وفقًا له لا يمكن لمثل هذا النظام المعقد أن يتطور بشكل طبيعي من شكل سلفي. في الواقع ، أدرك تشارلز داروين نفسه ، والد نظرية التطور ، في عمله عن أصل الأنواع ، المنشور عام 1859 ، أنه قد يبدو من السخف الاعتقاد بأن العين قد تشكلت من خلال العمليات التطورية. ومع ذلك ، كان مقتنعا أن العين قد تغيرت تدريجيا ،
جدول المحتويات
الأدلة المباشرة طال انتظارها.
الأدلة المباشرة طال انتظارها. في الواقع ، إذا تمكن علماء الأحافير من دراسة تطور العظام بسهولة بفضل الهياكل العظمية المتحجرة ، فسيكون الأمر أكثر صعوبة بالنسبة للأنسجة الرخوة ، مثل العينين ، حيث تكون الحفريات نادرة للغاية. وحتى عندما يعثرون على الحفريات ، فإن ذلك لا يسمح لهم بتحديد كيفية نشوء الهياكل بسبب عدم وجود تفاصيل كافية. ومع ذلك ، أوضح علماء الأحياء مؤخرًا أصل العين ، ودرسوا كيفية تطورها في الأجنة وقارنوا بين تراكيب العين للأنواع المختلفة وكذلك الجينات المعنية. وهكذا أعادوا بناء اللحظة التي ظهرت فيها خصائصها الرئيسية. وهكذا ، استغرق تطور عين الفقاريات أقل من مائة مليون سنة.
إقرأ أيضا:الشراء للإيجارمنذ حوالي 600 مليون سنة ، كان من الممكن أن يتطور من مستشعر ضوئي بسيط يفرض إيقاعات يومية وموسمية ليصبح العضو المثالي ، بصريًا وعصبيًا بيولوجيًا ، الذي نعرفه اليوم. بعد أكثر من 150 عامًا من نشر نظرية داروين ، تشير هذه الاكتشافات إلى نهاية التعقيد غير القابل للاختزال. كما أنها تفسر لماذا العين ، بعيدًا عن كونها جزءًا ميكانيكيًا مثاليًا ، تقدم العديد من العيوب المهمة ، والتي تشكل “أخطاء” في التطور. التطور لا يؤدي إلى الكمال. إنها “تلاعب” بالمواد المتاحة ، وتؤدي أحيانًا إلى نتائج غريبة.
عيون مركبة وعيون تشبه الكاميرا
قبل مناقشة تاريخ العين ، لنتذكر أن الجنس البشري مشتق من سلسلة مستمرة من الأسلاف التي تطورت منذ ظهور الحياة على الأرض ، منذ ما يقرب من أربعة مليارات سنة. منذ حوالي مليار سنة ، انقسمت الحيوانات متعددة الخلايا إلى مجموعتين: تلك التي لديها مستوى تنظيم متماثل شعاعيًا وتلك التي لديها تناظر ثنائي ، أي أن نصفها الأيسر متماثل من النصف الأيمن بالنسبة للمستوى. هذا هو الحال مع معظم الحيوانات. منذ حوالي 600 مليون سنة ، تباعدت هذه الكائنات الحية ، ثنائية الفصوص ، بدورها إلى فرعين: أحدهما أدى إلى ظهور معظم الحيوانات اللافقارية اليوم والآخر الذي نشأت منه الفقاريات. ، بما في ذلك الإنسان. بعد فترة وجيزة من فصل هذين الفرعين ، ظهر تنوع مذهل في المجموعات ، يشكل الانفجار الكمبري ، منذ 540 إلى 490 مليون سنة. الحفريات التي تعود إلى هذه الفترة عديدة للغاية. هذا الزخم القوي للتطور هيأ لظهور العين.
إقرأ أيضا:التطور التاريخي لكوريا الجنوبيةتظهر مراقبة الحفريات أنه خلال الانفجار الكمبري ظهر نوعان مختلفان من العيون. يبدو أن الأولى كانت عينًا مركبة أو عينًا ذات أوجه ، كما نراها اليوم في جميع الحشرات والعناكب والقشريات (مجموعة من غير الفقاريات تسمى مفصليات الأرجل). وهي تتألف من سلسلة من المكونات المتطابقة ، تسمى ommatidia ، كل منها يشكل عدسة أو عاكسًا ، مما يجعل الضوء يتقارب نحو الخلايا الحساسة للضوء ، المستقبلات الضوئية. تعتبر العيون المركبة فعالة جدًا بالنسبة للحيوانات الصغيرة ، لأنها توفر زاوية عرض واسعة ودقة مكانية مناسبة لحجم صغير. في العصر الكمبري ، قد تكون هذه القدرة البصرية قد أعطت ثلاثية الفصوص والمفصليات القديمة الأخرى ميزة تطورية على معاصريهم الذين كانت رؤيتهم أقل قوة. ومع ذلك ، بالنسبة للحيوانات الكبيرة ، فإن العيون المركبة بالكاد مناسبة ، لأن مثل هذه العيون التي تسمح برؤية عالية الدقة ستكون هائلة. وهكذا ، عندما زاد حجم الحيوانات ، فضلت ضغوط الاختيار ظهور عين مختلفة: عين من نوع الكاميرا.
تطور العين : تستخدم جميع المستقبلات الضوئية نفس العدسة التي تركز الضوء
في مثل هذه العيون ، تستخدم جميع المستقبلات الضوئية نفس العدسة التي تركز الضوء ويتم ترتيبها في طبقة رقيقة ، الشبكية ، التي تبطن الجدار الداخلي للعين. كل من الحبار والأخطبوط لهما عينان شبيهة بالكاميرا تشبهاننا ، لكن مستقبلاتهما الضوئية تشبه تلك الموجودة في عيون الحشرات. تحمل الفقاريات مستقبلات ضوئية أخرى ، والتي تكون في الفقاريات الفكية (بما في ذلك البشر) إما مخاريط للرؤية النهارية أو قضبان للرؤية الليلية.
إقرأ أيضا:السعال الديكيقبل عدة سنوات ، حاول إدوارد بوغ ، من جامعة بنسلفانيا ، وشون كولين ، وجامعة كوينزلاند في أستراليا ، معرفة كيف تطورت هذه الأنواع المختلفة من المستقبلات الضوئية. ما اكتشفناه تجاوز الإجابة على هذا السؤال ، وقدم سيناريو لأصل عين الفقاريات.
العديد من سمات العين الفقارية هي نفسها بين جميع الممثلين الحاليين لأحد الفروع الرئيسية لشجرة الفقاريات – تلك الخاصة بالفقاريات الفكية لذلك ، ورثت هذه الفقاريات هذه الصفات من سلف مشترك ، ويُعتقد أن أعيننا ظهرت منذ حوالي 420 مليون سنة ، عندما تجولت الفقاريات الفكية الأولى (والتي من المحتمل أنها تشبه الأسماك الغضروفية الحالية ، مثل أسماك القرش). لمحيطات. استنتجنا أن العين الشبيهة بالكاميرا ومستقبلاتها الضوئية تنبع من هياكل قديمة ، ونظرنا إلى الفقاريات الخالية من الفك ، والتي نتشارك معها سلفًا مشتركًا أقدم ، يبلغ عمره حوالي 500 مليون سنة.
مستقبلاتها الضوئية
أردنا فحص تشريح مثل هذا الحيوان بالتفصيل وقررنا دراسة أحد الحيوانات القليلة الحالية التي تنتمي إلى هذه المجموعة – لامبري. هذا الحيوان من مجموعة agnath له جسم ممدود ، مثل ثعبان البحر ، وله شكل قمعي ، يمتص من خلاله دم فريسته. يحتوي لامبري أيضًا على عين تشبه الكاميرا ، مع عدسة وقزحية وعضلات عين. حتى أن شبكية العين لديها بنية ثلاثية الأوراق ، مثلنا ، ومستقبلاتها الضوئية تشبه إلى حد بعيد المخاريط ، على الرغم من أن التطور لم يزودها على ما يبدو بقضبان أكثر حساسية. بالإضافة إلى أن الجينات التي تتحكم في العديد من جوانب الكشف عن الضوء ،
إن أوجه التشابه هذه مع عين الفقاريات الفكية كثيرة جدًا بحيث لا تظهر بشكل مستقل. يجب أن تكون العين المطابقة تمامًا لعينا موجودة في السلف المشترك للفقاريات عديمة الفك والفقاريات قبل 500 مليون سنة. في هذه المرحلة ، تساءلنا عما إذا كان بإمكاننا العودة بالزمن أبعد من ذلك إلى “العين الأولى” ومستقبلاتها الضوئية. لسوء الحظ ، لا يوجد ممثلون أحياء للسلالات التي انفصلت عنا منذ حوالي 550 مليون سنة ، وهي الفترة التي قد تهمنا لدراستنا. ومع ذلك ، وجدنا أدلة في عين حيوان غامض يدعى سمك الها ha.
يعتبر سمك الهادف من أقرباء الجلكى ، وله أيضًا شكل ثعبان البحر. هم جزء من الحبليات (مجموعة من الحيوانات الثنائية بما في ذلك الفقاريات) بدون فكين. تعيش عادة في قاع البحار والمحيطات ، حيث تتغذى على القشريات وجثث الكائنات البحرية الأخرى. عندما يتم تهديدهم ، يفرزون مخاطًا لزجًا ، ومن هنا يطلق عليهم لقب “ثعابين السمك اللعابية”. على الرغم من أن أسماك الهاg من الحبليات ، إلا أن عينها مختلفة تمامًا عن عين الكاميرا. يفتقر إلى القرنية والقزحية والعدسة وأي عضلة داعمة. تحتوي شبكية عينه على طبقتين فقط من الخلايا بدلاً من ثلاث. بالإضافة إلى ذلك ، يتم دفن كل عين تحت جلد شفاف. يشير سلوك أسماك الهاg إلى أن هذه الحيوانات عمياء تقريبًا ،
تطور العين : تشترك أسماك الهاغ في سلف مشترك مع لامبري
تشترك أسماك الهاغ في سلف مشترك مع لامبري ، ومن المحتمل أن يكون هذا السلف قد أظهر عينًا شبيهة بالكاميرا تشبه عين لامبري. يمكن القول إن عين الجريث قد انحرفت عن الشكل الأكثر تفصيلاً. حقيقة أنها لا تزال موجودة في هذه الحالة البدائية تكشف. نحن نعلم ، بفضل الأسماك العمياء في الكهوف ، أن العين يمكن أن تتدهور بل وتختفي في أقل من 10000 عام. لقد استمرت عين أسماك الهاg ، كما تبدو اليوم ، لمئات الملايين من السنين. لذلك فهو مهم لبقاء الحيوان على قيد الحياة ، على الرغم من أنه لا فائدة منه في أعماق المحيط المظلمة. يشير هذا الاكتشاف أيضًا إلى أن عين أسماك الهاg غير مكتملة ، وأن هندستها المعمارية الحالية ستعكس مرحلة أقدم من التطور.
لقد وجدنا بعض الدلائل على الدور الذي ربما لعبته عين أسماك الها observ في مراقبة شبكية العين لهذا الحيوان. في شبكية العين الكلاسيكية ذات الأوراق الثلاث للفقاريات ، تقوم الخلايا الموجودة في الطبقة الوسطى ، والتي تسمى الخلايا ثنائية القطب ، بمعالجة المعلومات من المستقبلات الضوئية وإرسال إشارات إلى الخلايا العصبية المنتجة ، والتي يتم إرسالها إلى الدماغ للتفسير. من ناحية أخرى ، تفتقر شبكية أسماك الها lea ذات الأوراق المزدوجة إلى الطبقة الوسطى من الخلايا ثنائية القطب ، وترتبط مستقبلاتها الضوئية مباشرة بالخلايا العصبية الناتجة.
في هذا الصدد ، يشبه تنظيم شبكية أسماك الهاg إلى حد كبير تنظيم الغدة الصنوبرية أو المشاش في دماغ الفقاريات. تفرز هذه الغدة الصغيرة الهرمونات التي تتحكم في تناوب اليقظة والنوم حسب النهار والليل على مدار 24 ساعة تقريبًا). في الفقاريات غير الثديية ، تحتوي على خلايا مستقبلات للضوء متصلة مباشرة بالخلايا العصبية الناتجة ، بدون خلايا وسيطة. في الثدييات ، لم تعد هذه الخلايا قادرة على اكتشاف الضوء.
عين لا ترى
في عام 2007 ، بناءً على هذا التوازي مع الغدة الصنوبرية . اقترحنا أن عين الهاg لا تشارك في الرؤية ، ولكنها تنقل الضوء إلى منطقة الدماغ التي تنظم إيقاعات الساعة البيولوجية . وكذلك الأنشطة الموسمية ، مثل التغذية. والتكاثر. لذلك ، افترضنا أن العين السلفية للحيوانات الأولية ، التي عاشت ما بين 550 إلى 500 مليون سنة ، كانت في البداية عضوًا غير مرئي ، ثم اكتسبت لاحقًا القدرة .على معالجة الإشارات العصبية . وكذلك البصري والحركي. المكونات اللازمة للرؤية.
تدعم دراسات التطور الجنيني للعين الفقارية هذه الفكرة. عندما يكون لامبري في مرحلة اليرقات ، فإنه يعيش في مجرى مائي ، ومثل سمكة الهاg ، يكون أعمى. عند هذه النقطة ، تشبه عينها عين سمكة الهاg في هيكلها البسيط ولأنها تحت الجلد. عندما تتحول اليرقة ، تتضخم عينها البدائية ، وتظهر شبكية ثلاثية الأوراق. تتكون العدسة مع القرنية والعضلات الداعمة. يظهر العضو على السطح كعين شبيهة بالكاميرا ، مثلها مثل تلك الخاصة بالفقاريات. من المعروف أن العديد من مراحل تطور الحيوان تعكس الأحداث التي حدثت أثناء تطور أسلافه: التكوُّن يُلخص تطور السلالات.
