Таинственные непростые глаза медузы: можно ли их считать недостающими звеньями?
«Недостающее звено?» – такой вопрос был на обложке журнала Nature, за 12 мая, а рядом было изображено нечто похожее на пришельца из другого мира с огромным глазом, смотрящим на вас. В статье, написанной Нельсоном и его коллегами,1 говорится о том, что коробкообразная медуза имеет оптические чувствительные элементы, которые могут представлять примитивные глаза, и которые эволюционировали до того, как появились более развитые глаза позвоночных животных. Большинство из нас не думает, что у медузы есть глаза: «В свете настоящего интереса к ранней эволюции глаза», - говорят исследователи, - «уникально эволюционированные глаза коробкообразной медузы явно недооцениваются».
Но насколько же примитивны эти странные глаза?
Авторы-эволюционисты пишут:
«Кубомедузы, или коробкообразные медузы, отличаются от всех остальных книдарий активным поведением, напоминающим поведение рыбы и замысловатым сенсорным аппаратом. На каждой из четырех сторон животного расположен заметный сенсорный орган (ропалий), который эволюционировал в причудливый пучок из разных глаз. Уже давно известно, что два глаза на каждом ропалии похожи на глаза высших животных, но функция и действие этих глаз остается неизвестными. Здесь мы показываем, что глаза коробкообразной медузы содержат точно настроенный градиент (перепад) показателя преломления, который производит почти безаберрационное изображение. Это показывает, что даже у простых животных смогла эволюционировать сложная оптическая система зрения, которая ранее наблюдалась только у некоторых развитых типов билатеральных организмов». (Выделенный шрифт добавлен во всех цитатах.)
И все же эти сложные глаза не фокусируются четко на сетчатке. Авторы продолжают:
«Однако положение сетчатки не совпадает с четким изображением, что ведет к образованию очень широких и сложных рецептивных полей в отдельных фоторецепторах. Мы сомневаемся в том, что это может быть полезным в глазах, которые предназначены для выполнения одной задачи на зрительное восприятие. Данные подтверждают, что адаптация сложных рецептивных полей могла бы быть одной из первичных движущих сил в эволюции хрусталиков глаз животных».
В статье говорится о том, что медузы сами поняли это: «Уникальные белки кристаллины свидетельствуют о том, что, по крайней мере, хрусталики эволюционировали независимо у коробкообразных медуз», - говорят авторы статьи, отмечая, что, - «образование хороших хрусталиков, по-видимому, является трудной задачей, так как лишь некоторым типам животных удалось этого достичь». Кроме того они обладают некоторыми характеристиками, которыми обладает человеческий глаз: «Здесь присутствуют все основные компоненты типичного глаза камерного типа: роговица, хрусталики, сетчатка, пигментный слой и радужная оболочка». Крошечные хрусталики, диаметром примерно одна десятая доля миллиметра, сферически симметричны; и, тем не менее, с помощью изменяемого показателя преломления, они способны создавать «хорошие изображения». Плотность упаковки специфических кристаллиновых белков обеспечивает градиент показателя преломления. Исследователи измерили некоторые замечательные оптические качества, а также отклонение от нормы:
«Направление лучей через градиент показателя преломления верхней части глаза показывает почти идеальное фокусирование лучей со всех положений (Рисунок 2). Это удивительно, что такой крошечный глаз имеет идеально настроенное, безаберрационное изображение, которое наблюдается только в более крупных глазах позвоночных и головоногих животных. Градиент в хрусталиках, расположенных в верхней части глаза медузы, является почти идеальным решением. Градиент хрусталиков, расположенных в нижней части глаза, не такой идеальный и поэтому имеет несколько сферическую аберрацию (Рисунок 2e, f). Именно однородное ядро хрусталика и резкий периферический градиент являются причиной позитивной сферической аберрации в нижней части глаза».
Удивительно то, что оба вида глаз недостаточно сфокусированы. Является ли это следствием неудобного геометрического строения глаза, или может быть есть другая причина плохого фокусирования глаз у коробкообразной медузы?
«Другое, более вероятное объяснение, заключается в том, что глаза ‘специально’ недостаточно сфокусированы для того, чтобы удалять высокие пространственные частоты (мелкие элементы изображения) с изображения сетчатки, что часто встречается в дорсальных (спинных) фасеточных глазах насекомых. Если глаз медузы в действительности является пространственным фильтром низких частот, то он помогал бы животным видеть крупные и неподвижные структуры в их окружающем мире, но оставлял бы невидимым планктон и мелкие частицы, плывущие с течением. Если допустить, что хрусталики глаз эволюционировали для того, чтобы медузы оставались обитателями прибрежной зоны моря и беспрепятственно плавали, тогда низкочастотное фильтрование структуры изображения имело бы смысл».
Нам неизвестно, каким образом обрабатывается зрительное изображение. Авторы высказывают мнение, что данные обрабатываются в глазу медузы, что не требует сложного мозга:
«У коробкообразных медуз мы обнаруживаем эти крупные сложные рецептивные поля на уровне фоторецепторов, что указывает на то, что глаза могли предназначаться для выполнения только одной задачи, и что благодаря этому сложная обработка информации происходит намного раньше, чем в большинстве зрительных систем. Тот факт, что коробкообразная медуза имеет четыре разных типа глаз, подтверждает идею о том, что каждый тип глаза является узкоспециализированным».
Так как же коробкообразные медузы вписываются в историю эволюции глаза?
«Ранняя эволюция зрительных систем животных, вероятно, началась с глаз, которые выполняли только отдельные зрительные задачи. С этой позиции интересно отметить, что высокая зрительная активность не обязательно была необходима. Глаза коробкообразной медузы, оснащенные хрусталиками, указывают на то, что они могли выполнять задачи на зрительное восприятие, для которых лучше подходило размывчатое изображение. Поэтому эволюция сложных глаз могла быть процессом отдельных стадий, которые представляли собой последовательное добавление задач на зрительное восприятие. Наши результаты также указывают на то, что усовершенствованные хрусталики с оптикой, характеризующейся градиентным показателем преломления, могли эволюционировать для образования сложных рецептивных полей, а не только для улучшения чувствительности или остроты восприятия».
Не многие журналисты, специализирующиеся на освещении научной жизни, по-видимому, обратили внимание на эту историю. Майкл Хопкин в News@Nature не стал ничего говорить о том, что это были недостающие звенья, назвав свою статью «Коробкообразные медузы имеют острый глаз». И, все же, New Scientist сделал эволюцию своей главной темой: «Многоглазая медуза помогает разгадать загадку Дарвина», - говорится в названии, заявляя, что она является «возможным путем от простых до сложных» глаз.
Учитывая систему расплывчатого изображения коробкообразной медузы, в статье говорится: «После этого эволюции было бы уже довольно просто образовать формирующий изображение глаз». С другой стороны, Сьюзан Милиус, в своей статье для Science News,2 предостерегает против такого предположения. «Биологам необходимо быть осторожными, делая эволюционные выводы из этого нового исследования», - говорит она, цитируя Алана Коллинза из Национального управления по исследованию океана и атмосферы США. «Глаза коробкообразных медуз, головоногих, таких как осьминоги, и позвоночных животных, по-видимому, возникли отдельно друг от друга. Поэтому, разгадка эволюции глаз коробкообразных медуз может и не отображать подробный путь эволюции глаз других видов». В её статье содержится замечательное цветное изображение коробкообразной медузы, её глаз и т.д.
Ссылки и примечания
- Нильссон и коллеги, “Усовершенствованная оптика глаза медузы”, журнал Nature 435, 201-205 (12 мая, 2005) | doi: 10.1038/nature03484. Вернуться к тексту.
- Сьюзан Милиус, “предназначенные для расплывчивости: у медуз удивительные глаза, которые не могут фокусировать”, журнал Science News, 14 мая, 2005; том 167, № 20, p. 307. Вернуться к тексту.
О, как бы Дарвинисты хотели найти в глазах постепенно растущую сложность, чтобы избавить Чарльза от боли в животе, созерцая прекрасный замысел в природе. Но эта история не может ничем помочь. Глаза медузы выглядят слишком сложными для своей задачи.
Эти замечательные структуры, с позиции оптики, почти совершенные и прекрасно приспособлены для потребностей организма медузы. Идеальная фокусировка была бы препятствием для медуз. В таком случае, их изображение было бы переполнено незначительными деталями. Глаз медузы, наоборот, представляет собой «низкочастотный фильтр», который помогает ей видеть то, что ей нужно видеть: крупные, неподвижные объекты, так чтобы она могла обплывать их и находить в своей среде обитания добычу.
Если животное имеет структуру, которая восполняет её потребности и имеет замечательный дизайн, это вовсе не является чем-то нелогичным, чтобы можно было сказать, что животное эволюционирует. Нашли ли дарвинисты последовательность промежуточных форм, которые бы вели от простого глаза к сложным глазам? Нет. Офиуры, трилобиты и даже губки показывают оптическое совершенство, и, тем не менее, ни один из этих видов не расположен на одной филогенетической линии – эволюционисты заявляют, что все они эволюционировали независимо друг от друга (и вдруг одновременно все они появились в период Кембрия, без каких-либо предков).
И вместо того, чтобы помочь Чарли уснуть, эта история вызывает у него еще большее нарушение пищеварения: теперь в его сказочной истории должны появиться множественные чудеса случайности и естественного отбора, чтобы весь рассказ не рассыпался.
Нам нужно удалить эти бесполезные дарвиновские разговоры из биологического исследования и вместо этого сфокусировать внимание на информации о функционировании и совершенной адаптации каждого вида. Если вы расставите инструменты в вашем гараже в гипотетическую эволюционную последовательность, это никак не поможет вам использовать их лучше.
Источник – www.crev.info