Light, eyes and evolution

Autor: Serra i Camó, Lluís
Jazyk: Catalan; Valencian
Rok vydání: 2017
Zdroj: Atzavara, L'; Núm. 27 (2017): Llum, foscor i éssers vius; p. 65-76
Popis: L’univers és ple de radiació electromagnètica, la longitud d’ona de la qual (i, per tant, l’energia dels seus fotons) varia considerablement. Els ulls ens permeten extreure informació de la llum reflectida o emesa pels objectes del món que ens envolta. Ens podríem preguntar com s’han originat els òrgans complexos com el ulls, formats per diferents parts funcionalment integrades, durant el procés evolutiu. Darwin ja va reconèixer que aquest òrgans plantejaven dificultats a la seva teoria d’evolució per selecció natural. De fet, durant l’evolució, s’han generat ulls molt diferents, com els ulls en forma de càmera, els ulls compostos o els ulls amb un mirall còncau esfèric, semblant a un telescopi newtonià. També s’observen diferències bàsiques en l’estructura dels fotoreceptors (rabdomèrics i ciliars) i en les cascades de fototransducció. Aquesta gran diversitat va fer pensar que els ulls haurien evolucionat independentment en els diferents grups animals unes 40-60 vegades: els primers animals que van viure fa uns 600 milions d’anys haurien estat criatures cegues; a mesura que els seus descendents es van anar ramificant en diferents línies evolutives, alguns d’ells van desenvolupar el seu propi tipus d’ull. Però s’observen també moltes semblances, com la foto-isomerització del cromòfor 11-cis retinal, que qüestionen aquest origen independent. A més a més, alguns estudis clàssics d’anatomia comparada, com els de la morfologia dels diferents tipus d’ulls en els mol·luscs, deixen entreveure com es pot assolir una gran complexitat mitjançant passos successius: començant amb una taca ocular formada per un conjunt de cèl·lules sensibles a la llum, la qual va anar evolucionant formant una copa cada vegada més invaginada i progressant, finalment, en la formació d’una lent dintre de la copa cada vegada més eficient. Recentment, la demostració que l’expressió “a la carta” del mateix gen mestre de control del desenvolupament, Pax 6, pot induir la formació d’ulls ectòpics tant en els insectes com en els vertebrats, ha posat en dubte el dogma de l’origen polifilètic dels diferents tipus d’ulls en els animals. La implicació de gens com el Pax 6, els quals codifiquen factors de transcripció molt conservats evolutivament, en el control genètic del desenvolupament dels ulls en organismes tan allunyats com les planàries, els insectes o els éssers humans, és una prova a favor de l’origen monofilètic dels ulls.
The question of what constituted the waves that make up light was addressed by James Clerk Maxwell, who showed that they could be described as transversely oscillating electrical and magnetic fields that propagated at a finite speed. We now accept that light occupies a small wave-band (wavelengths between 0.4 and 0.8×10–6 m) in an electromagnetic spectrum. Eyes can provide instantaneous and detailed information about the environment, both close up and far away. It is not hard to appreciate the enormous competitive value of a good pair of eyes. Evolution has exploited nearly every optical principle known to physics, and produced eyes of many different designs, from camera-type eyes to compound eyes, and eyes that use mirrors similar to a Newtonian telescope.There are also important differences between different types of photoreceptor cells. In vertebrate rods and cones the visual pigment is contained in heavily folded membranes of modified cilia, whereas in the visual photoreceptor cells of most invertebrates, the visual pigment is contained in rhabdoms, consisting of microvilli extending directly from the cell body. These different ways of extending the membrane area are associated with different transduction cascades. This enormous diversity of eye structures has led to the dogma that eyes have evolved in all animal phyla 40 to 60 times independently. The first animals, living on Earth some 600 million years ago, must have been blind creatures; during the process of evolution their descendants must have branched out into different evolutionary lines, some of them acquiring and developing their own kind of eyes. However, some observations, like the sharing of the process of photo-isomerization of the chromophore 11-cis retinal to the all-trans retinal, question the dogma of the independent origin of eyes. Furthermore, some classical studies of comparative anatomy, such as those on the morphology of molluscs’ eyes, are a textbook example of stepwise evolution of a complex lens eye via natural selection. Recent experiments on the genetic control of eye development have opened up a completely new perspective on eye evolution. The demonstration that targeted expression of one and the same master control gene, Pax6, can induce the formation of ectopic eyes in both insects and vertebrates, calls for a reconsideration of the dogma of a polyphyletic origin of the various eye types in all animal phyla.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: