Είναι εύκολο να θεωρούμε τα μάτια μας δεδομένα. Μια νέα μελέτη δείχνει ότι πέρασαν από μια εντυπωσιακή εξελικτική πορεία για να αποκτήσουν την σημερινή τους μορφή.
Είναι γνωστό εδώ και καιρό ότι τα μάτια των σπονδυλωτών διαφέρουν θεμελιωδώς από εκείνα των μακρινών συγγενών μας, των ασπόνδυλων, τόσο ως προς τη σύσταση των κυττάρων τους όσο και ως προς την ανάπτυξή τους πριν από την γέννηση. Ωστόσο το γιατί και το πώς προέκυψαν αρχικά αυτές οι διαφορές παρέμενε για μεγάλο διάστημα ασαφές.
Η μελέτη υποδεικνύει ότι τα μάτια μας προέρχονται από έναν σκωληκόμορφο πρόγονο που ζούσε στους ωκεανούς πριν από περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια. Το ίδιο ισχύει και για όλα τα διμερή ζώα δηλαδή εκείνα των οποίων το σώμα μπορεί να χωριστεί σε δύο σχεδόν συμμετρικά μισά. Στο πλαίσιο της έρευνας οι επιστήμονες εξέτασαν 36 μεγάλες ομάδες ζώων για να διαπιστώσουν πού βρίσκονται τα μάτια και τα φωτοευαίσθητα κύτταρα και ποια είναι η λειτουργία τους.
Παρατηρήθηκε ένα σαφές μοτίβο: τα μάτια και τα φωτοευαίσθητα κύτταρα εντοπίζονται σε δύο βασικές θέσεις, σε ζεύγη στις πλευρές του «προσώπου» και στη μέση του κεφαλιού πάνω από τον εγκέφαλο. Τα πλευρικά μάτια χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της κίνησης ενώ τα κεντρικά κύτταρα βοηθούν στον προσδιορισμό της ημέρας και της νύχτας καθώς και του προσανατολισμού (πάνω-κάτω).
Τι συνέβη
Οι ερευνητές κατέληξαν ότι ένας αρχαίος σκωληκόμορφος πρόγονος των σπονδυλωτών έχασε το ζεύγος των «κατευθυντήριων» ματιών όταν υιοθέτησε έναν πιο στατικό τρόπο ζωής θαμμένος στον πυθμένα της θάλασσας. Ως οργανισμός που τρεφόταν φιλτράροντας το νερό δεν είχε ανάγκη να κινείται οπότε τα ενεργειακά απαιτητικά μάτια έγιναν περιττά.
Παρόλα αυτά τα φωτοευαίσθητα κύτταρα στο κέντρο του κεφαλιού διατηρήθηκαν καθώς το ζώο έπρεπε ακόμη να αντιλαμβάνεται τον κύκλο ημέρας-νύχτας και τον προσανατολισμό του. Με τον χρόνο αυτά τα κύτταρα εξελίχθηκαν σε ένα απλό κεντρικό «μάτι».
Αργότερα, πιθανόν μέσα σε λίγα εκατομμύρια χρόνια, το ζώο επέστρεψε σε πιο ενεργό τρόπο ζωής και άρχισε να κολυμπά. Αυτό δημιούργησε ξανά την ανάγκη για έλεγχο της κίνησης και αποφυγή θηρευτών. Έτσι η εξέλιξη οδήγησε στην δημιουργία μικρών οφθαλμικών κοιλοτήτων εκατέρωθεν του κεντρικού ματιού οι οποίες σταδιακά μετακινήθηκαν στα πλάγια του κεφαλιού και σχημάτισαν το νέο ζεύγος ματιών δηλαδή τα δικά μας μάτια.
Η ρύθμιση του ύπνου
Η απώλεια και επανεμφάνιση της όρασης συνέβη μεταξύ 600 και 540 εκατομμυρίων ετών πριν. Τμήματα του αρχικού κεντρικού ματιού διατηρήθηκαν και εξελίχθηκαν στο επίφυση του εγκεφάλου που παράγει την μελατονίνη, την ορμόνη του ύπνου. Σε πολλά σπονδυλωτά η επίφυση εξακολουθεί να δέχεται φως μέσω ενός διαφανούς σημείου στο κεφάλι. Στα θηλαστικά όμως έχασε αυτή την ικανότητα πιθανώς επειδή οι πρώτοι πρόγονοί τους ήταν νυχτόβιοι. Έτσι τα μάτια ανέλαβαν τον ρόλο της ανίχνευσης φωτός που ρυθμίζει τον κύκλο ύπνου.
Τα ζώα που δεν έχασαν ποτέ τα αρχικά φωτοευαίσθητα κύτταρα — δηλαδή τα περισσότερα ασπόνδυλα — περιλαμβάνουν έντομα, καρκινοειδή, αράχνες, χταπόδια, σαλιγκάρια και πολλά σκουλήκια. Αυτά διατήρησαν διαφορετικούς τύπους ματιών: τα έντομα και τα καρκινοειδή έχουν σύνθετα μάτια με πολλούς μικρούς φακούς ενώ τα χταπόδια και τα σαλιγκάρια έχουν μάτια τύπου «κάμερας» με έναν φακό.
Τα χταπόδια και τα σαλιγκάρια ανέπτυξαν ανεξάρτητα μάτια παρόμοια με τα δικά μας ως προς τη λειτουργία. Ωστόσο ο ανθρώπινος αμφιβληστροειδής είναι πολύ πιο πολύπλοκος με πάνω από 100 τύπους νευρώνων γεγονός που τον καθιστά σχεδόν εξίσου σύνθετο με τον εγκεφαλικό φλοιό.
Το κομβικό σημείο εξέλιξης
Οι επιστήμονες πίστευαν ότι αυτή η πολυπλοκότητα εμφανίστηκε σχετικά αργά στην εξέλιξη. Ωστόσο, η νέα μελέτη υποστηρίζει ότι πολλά από αυτά τα χαρακτηριστικά υπήρχαν ήδη σε έναν πρώιμο «μονοφθαλμικό» πρόγονο. Αυτό έχει σημαντικές συνέπειες για την κατανόηση της εξέλιξης των νευρικών κυκλωμάτων τόσο στον αμφιβληστροειδή όσο και στον εγκέφαλο.
Για τα σπονδυλωτά η εξέλιξη των ματιών και του εγκεφάλου είναι άρρηκτα συνδεδεμένη. Η εμφάνιση των νέων ματιών σε μορφή ζεύγους αποτέλεσε καθοριστικό βήμα καθώς επέτρεψε πιο σύνθετες συμπεριφορές και την ανάπτυξη μεγαλύτερων εγκεφάλων. Χωρίς τα μάτια δεν θα ήμασταν απλώς άνθρωποι χωρίς όραση πιθανότατα δεν θα υπήρχαμε καθόλου ούτε εμείς ούτε τα υπόλοιπα σπονδυλωτά.
naftemporiki.gr
