CB: живший 600 млн лет назад циклоп с одним глазом на лбу создал наше зрение

Фото из открытых источников

Группа исследователей из Лундского университета в Швеции и Сассекского университета в Великобритании опубликовала исследование, в котором пересматривается происхождение зрения у позвоночных. В работе, возглавляемой Дан-Э. Нильссоном, профессором Лундского университета, утверждается, что все животные с позвоночником, включая человека, произошли от организма, обладавшего одним глазом, расположенным на макушке головы, — своего рода примитивного циклопа, жившего на Земле примерно шестьсот миллионов лет назад. Исследование было опубликовано в Current Biology.

В заключении опровергается классическая версия развития архитектуры глаза и мозга. Исследователи установили, что это существо, небольшой организм червеобразной формы, ведший малоподвижный образ жизни и фильтровавший планктон из морской воды, изначально имело парные глаза.

Однако образ жизни этого животного, привязанного к субстрату и не нуждающегося в перемещении для охоты или побега, привел к тому, что боковые глаза были утрачены в ходе эволюции. В этом контексте зрительная функция перестала быть приоритетной.

У животного сохранилась группа светочувствительных клеток вдоль средней линии головы. Со временем эти клетки организовались, образовав глаз среднего размера с простой структурой. Этот орган, более простой, чем сложный глаз, не был способен формировать четкие изображения окружающей среды, но его было достаточно для регистрации смены дня и ночи, а также для восприятия пространственной ориентации, различения верха и низа. Это небольшое окно в солнечный цикл было доминирующей визуальной особенностью на протяжении длительного этапа эволюционной истории линии, которая привела к появлению позвоночных.

Нильссон объясняет, что сдвиг произошел, когда этот дальний родственник, уже обладавший сформированным глазом среднего размера, вернулся к активному, плавающему образу жизни. Необходимость обработки сложных изображений снова стала критически важным фактором выживания, и эволюция отреагировала, используя доступный материал.

Согласно результатам анализа, проведенного в ходе исследования, новые парные глаза, позволявшие этим животным ориентироваться в воде, не выросли из кожи боков, как это происходит у других зоологических групп, а развились из фрагментов древнего глаза среднего размера.

По мнению авторов, именно эта траектория объясняет, почему структура глаза позвоночных радикально отличается от структуры глаза других животных, таких как насекомые или кальмары. У позвоночных сетчатка — слой нервной ткани, выстилающий внутреннюю поверхность глаза и улавливающий свет, — формируется в головном мозге во время эмбрионального развития.

В отличие от них, глаза членистоногих или головоногих происходят из поверхностной эктодермы, то есть из кожи по бокам головы. Нильссон утверждает, что глаз позвоночных, следовательно, представляет собой более современную модель, усовершенствованную благодаря эволюционному отклонению, связанному с оседлым образом жизни одноглазого предка.

Исследование не ограничилось предложением гипотетической последовательности. Ученые основывали свои выводы на детальном анализе фоторецепторных клеток, присутствующих в различных группах животных, а также на расположении этих клеток в организме и их сравнительной физиологии. Такой подход позволил им составить карту того, как светочувствительные структуры передавались и модифицировались на протяжении сотен миллионов лет.

Один из аспектов, который проливает свет исследование, — это происхождение нейронных цепей, ответственных за обработку изображений в сетчатке. Нильссон отмечает, что теперь лучше понятно, откуда берутся эти нервные связи, позволяющие анализировать визуальную информацию. Сохранение остатков этой примитивной системы в современной анатомии позвоночных, по мнению исследователей, является одним из ключевых факторов, позволивших замкнуть этот цикл.

Шишковидная железа, небольшая структура, расположенная в головном мозге позвоночных, является живым свидетельством существования того единственного глаза. Этот орган, который в настоящее время вырабатывает мелатонин, гормон, регулирующий циркадные ритмы и сон, сохраняет в своей функции отпечаток своего происхождения. Способность синхронизировать физиологию организма с внешними световыми циклами, по сути, является той же задачей, которую выполнял теменной глаз предка, жившего шестьсот миллионов лет назад. Нильссон подчеркивает, что механизм, регулирующий сон человека в зависимости от наличия или отсутствия света, является прямым наследием этой первобытной зрительной структуры.

Полученные данные открывают беспрецедентный взгляд на эволюцию органов чувств и строение центральной нервной системы. Исследование исключает возможность возникновения глаз у позвоночных в рамках независимой эволюционной линии и рассматривает их как результат сложного процесса структурных потерь и перепрофилирования, в результате которого орган, адаптированный к спокойной жизни, стал основой для построения самого совершенного зрения в животном царстве.