Ewolucja oka

Oko jest narządem wokół którego istnieje dużo kontrowersji, albowiem często przytaczane jest przez przeciwników ewolucji jako zaprzeczenie jej słuszności. Ludzie ci bowiem twierdzą, iż oko kręgowców jest narządem idealnym i nie mogło stopniowo wyewoluować. Wszystkie ich oczy są niczym ludzkie, ponieważ są tym samym typem oka. Wynika to z niewiedzy, bowiem istniały organizmy, które za pomocą komórek światłoczułych były w stanie odróżniać różnice pomiędzy światłem a ciemnością i kierunek z którego światło dochodzi - to umożliwiało im przewidzenie z jakiego kierunku nadchodzi drapieżnik, który jest w stanie im zagrozić. Oko wyewoluowało bowiem z plamki ocznej. Plamka oczna pozwalała organizmowi na wykrycie kierunku padania światła i ocenę jego intensywności, jednakże nie pozwalała na „widzenie” przedmiotów. Występuje ona u parzydełkowców i płazińców. Te prymitywne narządy zwane są często oczkami (ocelli) lub stigmą. U larwy pierścienicy np. występuje para fotoreceptorów składających się z komórki fotoreceptorowej (mają neuron uwalniający acetylocholinę pod wpływem światła, który połączony jest bezpośrednio z aparatem ruchu), wypełnionej r-opsyną. 

Później ewolucja doprowadziła do powstania oka z pewną szczeliną, dzięki której zwierze mogło już widzieć jakiego rodzaju jest owy drapieżnik (widziało jego kontur). Szczelinowe oczy miał np. mięczak o nazwie Nautilus. 

Źródło: theexpertshow.com - Nautlus - Dumny posiadacz oka szczelinowego.

Nautilus jest krewnym ośmiornicy i kałamarnicy. Jego oko - jak widać nie było wcale doskonałe - co prawda był w stanie zorientować się kim jest drapieżnik mu zagrażający, jednakże nie widział go dokładnie. Proces dokładnego widzenia wymaga bowiem obecności soczewki, skupiającej wiązkę promieni świetlnych na komórkach światłoczułych. Pojawienie się soczewki było zatem momentem przełomowym w ewolucji oka. Ośmiornica i kałamarnica  różnią się od Nautilusa pod tym względem, że posiadają oko wyposażone w soczewkę. Prawdopodobnie ewolucja soczewki rozpoczęła się od wystąpienia przezroczystego materiału. Zwróć uwagę na to, że oko Nautilusa jest szczelinowe, zatem przez szczelinę w nim się znajdującą swobodnie może przepływać woda. Przezroczysty materiał, który zostałby założony na ową szczelinę i przykrył ją, stanowiłby doskonałą ochronę. Oko takie daje bardzo wyraźny obraz drapieżnika. Nie jest to jednakże jedyna droga jaką mogło oko ewoluować. Jest wiele różnych rodzajów oka, więc również wiele różnych ścieżek ewolucyjnych, które doprowadziły do ich powstania - ewoluowały one zatem niezależnie od siebie. 

Kiedy natomiast po raz pierwszy pojawiły się twory, które posiadały soczewki i przypominały oczy kręgowców? Otóż po Eksplozji Kambryjskiej rozpoczął się ewolucyjny wyścig zbrojeń.

To właśnie wtedy pierwszy raz na świecie pojawiły się oczy z soczewkami (u trylobitów). Ich oczy zbudowane były z minerału - kalcytu. Budował zarówno ich pancerz (szkielet zewnętrzny), jak i soczewki ich oczu. Trylobity mogły dzięki nim odnajdywać w sposób wydajniejszy pożywienie.

Pierwsze oczy wyższego poziomu jakie pojawiły się w historii ewolucji oka, to oczy złożone. Występują m.in. u owadów (np. pajęczaków). Składają się z wielu oczek prostych. Są ponadto wielosoczewkowe. 

Oko złożone składa się ze zgrupowanych ommatidiów. Ommatidium ma kształt wydłużonego stożka - jest zbudowane z przejrzystej rogówki oskórkowego pochodzenia, dioptrycznego aparatu (pełni funkcje soczewki), aparatu receptorycznego i izolacji pigmentowej (funkcja ekranującą, ułatwia adaptację oka do warunków oświetlenia - składa się z warstwy komórek zawierających substancje barwiące). 

Owady oko złożone wyniosło na wyższy poziom. Pierwsze owady pojawiły się ok 400 mln lat temu. Ich oko rozwinęło się na podstawie tych samych genów co u trylobitów, ale rozwinęło się niezależnie. Obraz jest kształtowany dzięki mikroskopijnym soczewkom. Np. pszczoła ma 7 tysięcy soczewek. Ważka z kolei ma oko składające się z 29 tysięcy soczewek. Widzi ona dosłownie każdy ruch. Unika dzięki temu kolizji, i potrafi bardzo szybko atakować. 

230 milionów lat temu powstały dinozaury. Rządziły one przez długi czas w królestwie zwierząt. Co stanowiło ich sukces? Przede wszystkim zdolność do namierzania ofiary. Miały największe oczy w historii zwierząt. Podobnie jak nasze oko posiada ono dużą rogówkę, soczewka ma źrenicę. Posiada również tzw. pierścień sklerotyczny (zwany również pierścieniem twardówkowym). Jest to cienki, kostny pierścień, który znajduje się w twardówce otaczającej rogówkę. Struktura ta występowała już o pierwotnych, wczesnych gadów zwanych zauropsydami. Służyła do utrzymywania prawidłowego kształtu oka mimo jego ciśnienia wewnętrznego i uczestniczyła także w akomodacji oka - przystosowywania ostrości widzenia do obiektów, które znajdowały się w różnej odległości od niego. Ewolucja nie działa w sposób liniowy - podąża różnymi ścieżkami, a czasem również wstecz. Nic więc dziwnego, że niektóre struktury zanikają. Tak oto pierścień sklerotyczny nie występuje u węży i kenozoicznych krokodyli, natomiast zachowany został u ptaków, a także u większości przedstawicieli jaszczurek. Występuje on również u kostnoszkieletowych ryb, temnospondyli (rząd ważnych i bardzo zróżnicowanych płazów żyjących przede wszystkim w karbonie, permie i triasie) i mikrozaurów (rząd wymarłych płazów z grupy lepospondyli żyjących od wczesnego karbonu do wczesnego permu. Wszystkie były krótkonogie i miały krótkie ogony). Nie wiadomo czy struktury u nich występujące są homologiczne do tych, które występują u gadów.

Oczy organizmów są dostosowane do warunków w których dane organizmy występują. Zadajmy sobie pytanie: czym się różnią oczy przystosowane do widzenia nocnego i widzenia w dzień? Otóż odpowiedź jest następująca: rozmiarem rogówki. Jest to tkanka przezroczysta - wpada przez nią światło do źrenicy, a następnie pada na siatkówkę, gdzie zamieniana jest na impuls elektryczny.

Największe oczy wśród ssaków mają Wyraki Wyrak jest jednym z najmniejszych drapieżników na świecie. Gałki oczne są u niego większe od oczodołów. Trzymają się tylko dzięki silnym powiekom. Są nieruchome, więc zwierze musi obracać głowę, by skierować wzrok w określoną stronę. 

Istnieją również oczy świecące w ciemności. Występują one np. u lwów i kotów. Dzięki błonie odblaskowej odstraszają inne drapieżniki i lepiej widzą swą ofiarę. Efekt odblasku wynika z anatomii kociego oka. Dno oka wyściela światłoczuła tkanka - błona odblaskowa. Błona ta umiejscowiona jest za siatkówką. Za siatkówką jest naczyniówka. Jej brunatny pigment absorbuje promienie świetlne. Jednakże, gdy umiejscowiona jest za siatkówką błona odblaskowa, odbija ona promienie świetlne i zawraca do receptorów siatkówki. Oznacza to, że każdy foton absorbowany jest dwukrotnie. Błonę odblaskową jesteśmy więc w stanie porównać do lustra. Błonę odblaskową mają nie tylko koty. Niezależnie od nich rozwinęło ją wiele innych gatunków. 

My jesteśmy ssakami, a słabo widzimy po zmierzchu. To dlatego, że prowadzimy dzienny tryb życia. Nasze oko ukierunkowane zostało w innym kierunku. Widzimy np. znacznie więcej kolorów niż jakikolwiek inny ssak. Pełne spektrum barw rozpoznają tylko niektórzy przedstawiciele naczelnych. 

Naczelne osiedliły się niegdyś w koronach drzew. Te które prowadziły dzienny tryb życia rozwinęły barwne widzenie. Do niebieskości i zieleni dołączyły widzenie koloru czerwonego. Dlaczego akurat czerwonego? Co zyskały dzięki temu? Okazało się, że czerwone liście stanowiły te, które głównie obecne były w diecie małp. Były lepsze - miały więcej wartości odżywczych. Nie musiały od teraz tracić energii na szukanie ich wśród gorszych - zielonych i żółtych.  Mamy jednakże ograniczone pole widzenia. Większość zwierząt ma oczy po bokach i widzi w sposób panoramiczny. Naczelne w ten sposób niestety nie widzą. Zwierzęta musiały więc nauczyć się żyć w stadach, by lepiej wypatrywać drapieżników. Życie społeczne spowodowało z kolei ewolucje mózgu. Wraz ze wzrostem mózgu rozrosły się z kolei oczodoły i kanał nerwu wzrokowego. 

Ciekawe filmy na temat oka:
Ewolucja oka - Richard Dawkins 1/2
Ewolucja oka - Richard Dawkins 2/2
Ewolucja oka - film 
Richard Dawkins on Eye Evolution