Странное устройство сетчатки человека связали с древним третьим глазом
Группа биологов из Лундского университета и Университета Сассекса предложила необычную реконструкцию ранней эволюции позвоночных. По их данным, у истоков нашей линии стояло небольшое червеобразное животное с единственным глазом на верхней стороне головы. Результаты опубликованы в Current Biology.
«Результаты неожиданны. Они переворачивают с ног на голову наше понимание эволюции глаза и мозга», — говорит Дан-Э Нильссон, почетный профессор сенсорной биологии.
Потеря и возвращение зрения
Исследователи предполагают, что у более древних предков этого существа были парные глаза, но малоподвижный образ жизни сделал их избыточными. Сложные зрительные органы исчезли, сохранился лишь срединный глаз — простая светочувствительная структура. Она не формировала изображение, но позволяла различать свет и тьму и помогала ориентироваться в пространстве.
Со временем эволюция изменила направление. Когда потомки этого организма вновь стали активными пловцами, потребность в полноценном зрении вернулась. Новые парные глаза сформировались из тканей, связанных со срединным глазом и мозгом. Именно этим, по мнению авторов работы, объясняется необычное происхождение глаз позвоночных.
«Мы не знаем, были ли прежние парные глаза просто светочувствительными клетками или уже формировали изображение. Но ясно, что организм их утратил», — отмечает Нильссон.
Почему наши глаза устроены иначе
Главный вывод исследования касается происхождения сетчатки. У позвоночных она развивается как часть мозга, фактически представляя собой вынесенную наружу нервную ткань. У насекомых и головоногих все иначе — их глаза формируются из кожных структур. Это различие долго оставалось загадкой. Новая модель объясняет его эволюционным «обходным путем» через стадию одноокого предка.
«Теперь мы наконец понимаем, почему глаза позвоночных так радикально отличаются от глаз других животных», — говорит Нильссон.
Анализ включал сравнение типов светочувствительных клеток у разных групп животных, их расположения в теле и физиологических особенностей. Эти данные позволили проследить формирование нейронных цепей, которые сегодня обрабатывают визуальную информацию в сетчатке.
«Впервые мы также понимаем происхождение нейронных цепей, анализирующих изображение», — добавляет ученый.
Реликт древнего глаза в нашем мозге
Срединный глаз не исчез бесследно. Его потомком считается шишковидная железа — небольшой орган в глубине мозга. Она реагирует на освещннность и вырабатывает мелатонин, гормон, регулирующий сон и суточные ритмы. У некоторых современных рептилий, например ящериц, теменной «третий глаз» до сих пор заметен как светлое пятно на макушке, что косвенно подтверждает эволюционную гипотезу.
«Уму непостижимо, что способность шишковидной железы регулировать сон в зависимости от света восходит к циклопическому срединному глазу далекого предка», — заключает Нильссон.
Работа не закрывает все вопросы. Точная внешность этого древнего организма и детали его зрения остаются предметом реконструкций. Однако предложенная модель связывает происхождение глаз, мозга и циркадных ритмов в единую эволюционную историю — с неожиданным однооким началом.
