Шлях циклопа: наші очі спочатку були дним оком, розташованим на маківці

Не секрет, що наші очі, тобто очі хребетних, принципово відрізняються від очей наших далеких родичів, безхребетних, через їхній клітинний склад і те, як вони розвиваються до народження. Однак те, чому або як ці відмінності вперше виникли, довгий час залишалися невловимими, пише Фокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Нове дослідження припускає, що наші очі походять від червоподібного предка, що мешкав в океанах 600 мільйонів років тому. Те ж саме стосується і всіх двосторонніх тварин — простими словами, йдеться про тварин, тіла яких можна розділити на приблизно дзеркально симетричні ліву і праву половини.

У рамках нового дослідження вчені вивчили 36 основних груп нині живих тварин, щоб визначити, де розташовані очі і світлочутливі клітини, а також те, для чого вони потрібні. Автори виявили певну закономірність: наприклад, очі і світлочутливі клітини постійно розташовуються у двох різних місцях — парами по обидва боки обличчя і по середній лінії голови, над головним мозком.

За словами співавтора дослідження професора зоології з Лундського університету Дена Нільссона, у досліджуваних тварин клітини у парному положенні використовуються для керування рухами, в той час як їхні аналоги про середню лінію розрізняють день і ніч, а також верх і низ. Учені дійшли висновку, що стародавній червоподібний предок усіх хребетних тварин втратив "керуючу" пару очей, коли 600 мільйонів років тому перейшов до переважно нерухомого способу життя, зариваючись у морське дно. Ставши фільтратором і не потребуючи руху, енергетично витратний тип парних очей став марним і дорогим.

Однак подібна зміна способу життя, як виявилося, не торкнулася світлочутливих клітин посередині голови, оскільки тварині, як і раніше, необхідно було визначати час доби і розрізняти верх і низ. Хоча парні очі зникли, світлочутливі клітини по середній лінії розвинулися в невелике око по середній лінії.

Можливо, протягом кількох мільйонів років ця тварина знову змінила спосіб життя. Повернення до плавання знову запровадило необхідність контролювати рух і вимірювати власні рухи тіла для ефективного фільтраційного харчування та уникнення хижаків. Це, за словами вчених, підштовхнуло еволюцію до розвитку серединного ока шляхом утворення невеликих очних чашечок з кожного боку. Пізніше ці структури відокремилися від серединного ока, перемістилися з боків голови й утворили нові парні очі: наші очі.

Дані вказують на те, що втрата і відновлення зору відбулися між 600 і 540 мільйонами років тому. Компоненти серединного ока збереглися і стали шишкоподібною залозою в головному мозку, яка виробляє і виділяє гормон сну мелатонін.

Фактично, восьминоги та равлики незалежно один від одного розвинули ту саму конструкцію очей і зорові функції, що й ми, хребетні. Однак наша сітківка містить понад 100 типів нейронів, порівняно з усього лише жменькою нейронів у восьминогів і равликів. Це робить її майже такою ж складною, як наша кора головного мозку — зовнішня і найбільша частина нашого мозку.

Дослідники вважали, що в еволюції наших очей ця складність, ймовірно, виникла досить пізно. Подібності між світлочутливими клітинами в мозку і парними очима лягли в основу більш ранніх гіпотез про просте око, подібне до шишкоподібної залози, на ранньому етапі його еволюції. Однак у своїй роботі вчені виявили, що більша частина цієї складності існувала ще до сітківки. Простими словами, вчені вважають, що ця складність, ймовірно, була присутня і в оці нашого предка-циклопа.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що наші очі можуть розповісти про нас більше, ніж вважалося раніше.

Раніше Фокус писав про те, що вчені розповіли, як людям вдалося розвинути такий зір.

Під час написання використовували матеріали University of Sussex, Lund University, Science Alert.