Κοιτώντας την εξέλιξη στα… μάτια
της Θεοπίστης Νικολάου
Γαλανά, πράσινα ή καστανά… όλοι έχουμε θαυμάσει κάποια στιγμή στη ζωή μας τα μοναδικά μάτια ενός άλλου ανθρώπου ή κάποιου ζώου! Όμως, ποιο είναι το ταξίδι που έχουν κάνει τα μάτια μας στον χρόνο, για να αποκτήσουν τη μορφή που ξέρουμε σήμερα; Υπάρχει περίπτωση να κατάφερε να σχηματιστεί ένα τόσο περίπλοκο όργανο, μέσω τυχαίων αλλαγών που μαζεύτηκαν με το πέρασμα εκατομμυρίων ετών;
Ανοίγοντας τα μάτια
Για να εκτιμήσουμε την τεράστια εξέλιξη του οφθαλμού πάμε να δούμε πρώτα πώς δουλεύουν τα δικά μας μάτια... Τα μάτια του ανθρώπου συμπεριφέρονται σαν μια φωτογραφική μηχανή! Πιο συγκεκριμένα, ο οφθαλμός δέχεται αρχικά τις φωτεινές ακτίνες μέσω ενός οργάνου που ονομάζεται κερατοειδής. Αυτός με τη σειρά του περνάει τις ακτίνες στην κόρη που βρίσκεται στη μέση της ίριδας, του χρωματιστού μέρους του ματιού, η οποία μπορεί να μικραίνει ή να μεγαλώνει με στόχο να ρυθμίσει την ένταση του φωτός που θα φτάσει στον φακό. Πίσω από τον φακό βρίσκεται ένα υαλώδες σώμα, που γεμίζει το εσωτερικό του ματιού, ενώ ο αμφιβληστροειδής μεταφράζει αυτό το φως σε ηλεκτρικό ερέθισμα. Μήπως τελικά μια γρήγορη ματιά είναι πολύ πιο σύνθετη από αυτό που θα φανταζόμασταν; Και αν τα δικά μας μάτια είναι τόσο περίπλοκα, μήπως τελικά εξελίχθηκαν από κάτι πιο απλό;
Science fact
Ποια νομίζεις πως είναι η λειτουργία της κόκκινης γωνίας του ματιού σου;
Όσες φορές και αν προσπαθήσεις να μαντέψεις μάλλον δεν θα μπορούσες να φανταστείς ότι είναι ένα... μη λειτουργικό βλέφαρο! Στα λατινικά ονομάζεται plica semilunaris και σε κάποιους πολύ μακρινούς προγόνους μας λειτουργούσε ως προστατευτική ή ως βοηθητική μεμβράνη, για να βλέπουν κάτω από το νερό ή το έδαφος. Παρ’ όλα αυτά, στους ανθρώπους δεν φαίνεται να είναι λειτουργικό και θεωρείται πως είναι ένα από τα απομεινάρια της εξέλιξης!
Οι πρώτοι οφθαλμοί:
Παρά την εικόνα που έχεις στο μυαλό σου για τα μάτια που βλέπεις στα ανώτερους οργανισμούς όπως ο άνθρωπος, οι γάτες, τα ψάρια και τα υπόλοιπα ζώα της καθημερινότητάς μας, τα «πρωτόγ(ν)ωρα» μάτια ήταν πολύ διαφορετικά. Στην πραγματικότητα, σχεδόν δεν έμοιαζαν καν με μάτια! Μάλιστα, για αυτό τον λόγο στους πολύ αρχέγονους οργανισμούς δεν ονομάζονται οφθαλμοί, αλλά φωτοευαίσθητες κηλίδες. Όπως, ίσως, υποπτεύεσαι από το όνομά τους, αυτά τα όργανα αποτελούνται από μερικά μόνο κύτταρα που είναι ευαίσθητα στο φως, λόγω των χρωστικών από τις οποίες πλαισιώνονται.
Ένας από τους οργανισμούς που εμφανίζουν τέτοιου είδους μάτια είναι η Planaria, ένας σκωληκόμορφος οργανισμός που ανήκει στο φύλο των Πλατυέλμινθων. Αυτά τα ζώα μάλιστα χρησιμοποιούν τα «μάτια» τους με έναν διαφορετικό τρόπο. Αυτά είναι ουσιαστικά οι οδηγοί τους για να… αποφεύγουν τα φωτεινά μέρη. Οπότε οι πλανάριες δεν μπορούν να δουν εικόνες όπως εμείς, απλά μπορούν να καταλάβουν την ύπαρξη ή μη φωτός κοντά τους και να προσανατολιστούν βάσει αυτού.
Εικόνα του είδους Planaria torva
Ξεκινώντας από το μηδέν:
Από που όμως προήλθαν τα μάτια; Στην απορία αυτή βασίζεται η αγαπημένη ταινία I-origins, την οποία σου προτείνουμε ανεπιφύλακτα.
Επιστημονικές έρευνες έχουν προτείνει δύο υποθέσεις για την προέλευσή τους.
Η μία από αυτές υποστηρίζει πως η προέλευση του ματιού συνδυάζεται με την προέλευση ενός οργανιδίου που είναι γνωστό στα φυτά, ο χλωροπλάστης. Πως συνδυάζονται αυτά τα δύο όμως;
Μικροσκοπική εικόνα φυτικών κυττάρων, μέσα στα οποία φαίνονται οι χλωροπλάστες.
Σε κάποιους απλούς ευκαρυωτικούς οργανισμούς όπως το Volvox έχει παρατηρηθεί ότι το φωτοϋποδοχικό όργανο βρίσκεται μέσα στον χλωροπλάστη. Έτσι, προτάθηκε ότι στην εμφάνιση των πρώτων «ματιών» εμπλέκονται οι οργανισμοί που ευθύνονται για την εμφάνιση των χλωροπλαστών. Αυτό ίσως συνέβη με τον εξής μηχανισμό: ένα κυανοβακτήριο που είχε από μόνο του φωτοϋποδοχέα μπήκε μέσα σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο, όπου συνέχισε να ζει ως συγκάτοικός του και τελικά έγινε οργανίδιό του, ο χλωροπλάστης. Ο φωτοϋποδοχέας που είχε το κυανοβακτήριο, ίσως τελικά να ήταν ο «πρόγονος» των πολύπλοκων δικών μας ματιών!
Εικόνα του είδους Volvox aureus
Η άλλη υπόθεση υποστηρίζει πως κάποιοι απλοί ευκαρυωτικοί οργανισμοί με φωτοϋποδοχείς που αποτελούνταν από ένα μόνο κύτταρο, με την πάροδο του χρόνου εξελίχθηκαν σε πιο πολύπλοκα μάτια που περιβάλλονταν από κύτταρα με χρωστική, όπως αυτά που περιγράφηκαν στην Πλανάρια.
Χωρίς αμφιβολία πρέπει να γίνει πολλή έρευνα ακόμη, μέχρι να λύσουμε το μυστήριο της εξελικτικής πορείας των οφθαλμών. Ωστόσο, μέχρι τότε δεν μπορούμε παρά να εκτιμήσουμε τους μηχανισμούς της εξέλιξης που μας χάρισαν αυτά τα τόσο χρήσιμα για την επιβίωσή μας όργανα για να βλέπουμε κατάματα τον κόσμο γύρω μας!
Τι να θυμάσαι:
Τα πρώτα μάτια ήταν απλά κηλίδες ευαίσθητες στο φως.
Τα μάτια εξελίχθηκαν σταδιακά από πολύ απλά όργανα στους κατώτερους εξελικτικά οργανισμούς, μέχρι πολύ πολύπλοκες δομές στους ανθρώπους.
Υπάρχουν δύο διαφορετικές υποθέσεις για την απαρχή των ματιών.
Για περισσότερες πληροφορίες:
Gehring, W. J. (2005). New perspectives on eye development and the evolution of eyes and photoreceptors. Journal of Heredity, 96(3), 171-184.
Paskin, T. R., Jellies, J., Bacher, J., & Beane, W. S. (2014). Planarian phototactic assay reveals differential behavioral responses based on wavelength. PloS one, 9(12), e114708.
Atchison, D. A., Smith, G., & Smith, G. (2000). Optics of the human eye (Vol. 2). Oxford: Butterworth-Heinemann.
https://www.britannica.com/list/7-vestigial-features-of-the-human-body
Λίγα λόγια για τη Θεοπίστη Νικολάου...
Γεια σας! Ονομάζομαι Νικολάου Θεοπίστη- ή όπως προτιμώ να με φωνάζουν- Θέη. Από μικρή με γοήτευε η επιστήμη της Βιολογίας διότι ήμουν περίεργη να καταλάβω πως λειτουργούν αυτά που θεωρούμε δεδομένα στο ίδιο μας το σώμα, στο περιβάλλον γύρω μας καθώς και πως μπορούν όλοι οι οργανισμοί να συμβιώνουν αρμονικά, διαμορφώνοντας τον πλανήτη μας. Για αυτό, ξεκίνησα τις σπουδές μου στο τμήμα Βιολογίας του ΑΠΘ, στο οποίο ακολουθώ την κατεύθυνση της Μοριακής Βιολογίας, Γενετικής και Βιοτεχνολογίας. Έχω εργαστεί στη διδασκαλία της Βιολογίας σε επίπεδο Λυκείου. Επίσης, έχω παρακολουθήσει συνέδρια που αφορούν διάφορους τομείς της Βιολογίας και προσπαθώ συνεχώς να επεκτείνω τις γνώσεις μου στον τομέα μέσω διαδικτυακών μαθημάτων. Στόχος μου είναι να εργαστώ στον χώρο της έρευνας. Οι τομείς που με ενδιαφέρουν περισσότερο είναι η Γενετική, η Νευροβιολογία, η Εξέλιξη και η Ανάπτυξη. Πέραν της Βιολογίας σημαντική θέση στη ζωή μου κατέχει η μουσική, και πιο συγκεκριμένα η άρπα, όπως επίσης και ο εθελοντισμός.