Evoluce oka
Evoluce oka je příkladem homologického orgánu, který se vyskytuje u celé řady taxonů.
Zdá se, že některé složky oka, jako například zrakové pigmenty, mají společného předka - to znamená, že se vyvinuly jednou, ještě předtím, než se živočichové vyrojili.
Složité oči, které vytvářejí obraz, se však vyvinuly asi 50 až 100krát - při jejich konstrukci se používá mnoho stejných proteinů a genetických nástrojů.
Zdá se, že složité oči se poprvé vyvinuly během několika milionů let, během rychlého evolučního rozmachu známého jako kambrická exploze. Před kambriem neexistují žádné důkazy o existenci očí, ale ve středokambrických břidlicích Burgess Shale je patrná široká škála rozmanitosti.
Oči vykazují širokou škálu přizpůsobení, aby splňovaly požadavky organismů, které je nosí. Oči se mohou lišit ostrostí, rozsahem vlnových délek, které jsou schopny detekovat, citlivostí při nízké hladině osvětlení, schopností detekovat pohyb nebo rozlišovat objekty a rozlišovat barvy.
Suchozemští plži mají na hlavě obvykle dvě sady chapadel: horní pár má na konci oko, spodní pár slouží k čichu.
Tato kudlanka má maskované oči
Skákající pavouk. Pavouci mají několik očí.
Hlavní etapy vývoje oka.
Oko měkkýše: královna lastur.
Rychlost vývoje
První fosilie očí se objevily v období spodního kambria, asi před 540 miliony let. V tomto období došlo k prudké evoluci, které se přezdívá "kambrická exploze". Jeden biolog se domnívá, že evoluce očí odstartovala závody ve zbrojení, které vedly k rychlému rozmachu evoluce.
Dříve mohly organismy využívat citlivost na světlo, ale ne rychlý pohyb a navigaci pomocí zraku.
Je obtížné odhadnout rychlost vývoje oka. Jednoduché modelování za předpokladu malých mutací vystavených přírodnímu výběru ukazuje, že primitivní optický smyslový orgán založený na účinných fotopigmentech se mohl vyvinout ve složité oko podobné lidskému za přibližně 400 000 let.
Raná stádia vývoje oka
Nejstaršími světelnými senzory byly fotoreceptorové proteiny. Jsou to oční skvrny, které se vyskytují u protist. Oční skvrny dokáží rozlišit pouze světlo od tmy. To stačí pro fotoperiodismus a denní synchronizaci cirkadiánních rytmů. Nedokážou rozlišit tvary ani určit směr, odkud světlo přichází.
Oční skvrny se vyskytují téměř u všech hlavních skupin živočichů. Oční skvrna Euglenas,' nazývaná stigma, se nachází vpředu. Její červený pigment stíní soubor krystalů citlivých na světlo. Spolu s předním bičíkem umožňuje oční skvrna pohyb organismu v reakci na světlo, čímž napomáhá fotosyntéze a předpovídá den a noc, což je primární funkce cirkadiánních rytmů.
Zrakové pigmenty se nacházejí v mozku složitějších organismů a předpokládá se, že hrají roli při synchronizaci tření s měsíčními cykly. Zjišťováním jemných změn nočního osvětlení by organismy mohly synchronizovat uvolňování spermií a jiker, aby se maximalizovala pravděpodobnost oplodnění.
Samotné vidění je založeno na základní biochemii, která je společná všem očím. Způsob, jakým je tento biochemický soubor nástrojů využíván k interpretaci prostředí organismu, se značně liší. Oči mají širokou škálu struktur a forem, z nichž všechny se vyvinuly poměrně pozdě vzhledem k základním proteinům a molekulám.
Na buněčné úrovni se zdá, že existují dvě hlavní "konstrukce" očí, jednu mají protostomy (měkkýši, hlístice a členovci), druhou deuterostomy (chordáti a ostnokožci).
Stigma (2) eugleny skrývá světlocitlivou skvrnu.
Související stránky
Otázky a odpovědi
Otázka: Jaký je příklad homologního orgánu?
Odpověď: Vývoj oka je příkladem homologního orgánu, který má mnoho živočichů.
Otázka: Co dělá opsin?
Odpověď: Opsiny řídí přeměnu fotonů na elektrické signály.
Otázka: Kdy se vyvinuly složité oči?
Odpověď: Zdá se, že složité oči se poprvé vyvinuly před několika miliony let, během rychlého rozmachu evoluce známého jako kambrická exploze.
Otázka: Existují důkazy o existenci očí před obdobím kambria?
Odpověď: Neexistují žádné důkazy o existenci očí před obdobím kambria, ale mnoho očí lze pozorovat ve fosiliích ze středokambrických břidlic.
Otázka: Jak se liší oči u různých organismů?
Odpověď: Oči se liší ostrostí (přesností vidění), citlivostí při slabém osvětlení a schopností rozpoznat pohyb nebo identifikovat předměty. Jejich citlivost na vlnové délky rozhoduje o tom, zda vidí barevně a které barvy vidí.
Otázka: Jakou roli hraje melanopsin?
Odpověď: Melanopsin, opsin, který se nachází v sítnici savců, se podílí na cirkadiánních rytmech a zornicovém reflexu, ale ne na vidění.
Otázka: Jaká událost znamená, že se začaly vyvíjet složité oči?
Odpověď: Složité oči se začaly vyvíjet během rychlé evoluce známé jako kambrická exploze.
