Ученые выяснили, что современное зрение позвоночных животных, включая человека, могло возникнуть от древнего червеобразного существа с одним глазом, жившего около 600 млн лет назад. К таким выводам пришли исследователи, проанализировавшие эволюцию светочувствительных клеток у десятков групп животных.
Ученые предложили новую модель эволюции зрения, согласно которой современные глаза позвоночных, включая человека, возникли в результате сложной цепочки изменений, начавшейся около 600 миллионов лет назад. Об этом говорится с исследовании, проведенном научным сотрудником в области нейробиологии университета Сассекса Джорджем Кафетзисом и почетным профессором зоологии Лундского университета Дэном Нильссоном. Ключевым звеном этой эволюции стало древнее морское существо, напоминавшее червя и обладавшее примитивной системой светочувствительности.
Исследователи проанализировали 36 крупных групп билатеральных животных – организмов с двусторонней симметрией тела, к которым относится большинство известных видов. Они изучили, где располагаются светочувствительные клетки и какие функции они выполняют. В результате была выявлена устойчивая закономерность: такие клетки либо формируют парные структуры по бокам головы и отвечают за ориентацию и управление движением, либо располагаются по центру, над мозгом, помогая различать день и ночь, а также направление «вверх-вниз».
На основе этих данных ученые реконструировали вероятный путь эволюции. По их версии, общий предок позвоночных первоначально обладал как парными «глазами», так и центральным светочувствительным органом. Однако около 600 млн лет назад, перейдя к малоподвижному образу жизни: он зарывался в песок на дне и фильтровал воду. В итоге червь утратил парные органы зрения как энергетически затратные и ненужные. При этом центральные светочувствительные клетки сохранились, поскольку продолжали выполнять важные функции – помогали ориентироваться во времени суток и в пространстве.
Через несколько миллионов лет, в течение относительно короткого по эволюционным меркам периода, это существо вновь перешло к активному передвижению. Возникла необходимость в более точной навигации, контроле движения и поиске пищи, а также в избегании хищников. В этих условиях центральный светочувствительный орган начал усложняться: по его бокам сформировались углубления – так называемые «глазные чаши», которые со временем отделились, сместились к боковым частям головы и превратились в полноценные парные глаза.
Таким образом, современные глаза позвоночных, по сути, являются «вторым поколением» органов зрения, возникших не напрямую из исходных парных структур, а из центрального светочувствительного органа. Этот процесс происходил примерно в период от 600 до 540 миллионов лет назад.
Интересно, что часть древней системы сохранилась и у современных животных. Центральный светочувствительный орган со временем превратился в эпифиз – шишковидное тело мозга, которое регулирует циркадные ритмы и вырабатывает гормон мелатонин, отвечающий за сон. У многих позвоночных он до сих пор реагирует на свет, хотя у млекопитающих, включая человека, эта функция утрачена: роль главного «датчика света» полностью перешла к глазам.
Исследование также подчеркивает, что эволюция зрения и мозга была тесно взаимосвязана. Появление парных глаз позволило животным точнее ориентироваться в пространстве, развить сложные формы поведения и повысить эффективность взаимодействия с окружающей средой. Это, в свою очередь, стимулировало рост и усложнение нервной системы. Например, сетчатка глаза у позвоночных содержит десятки типов нейронов и по сложности сопоставима с корой головного мозга.
Авторы работы отмечают, что многие ключевые элементы этой сложной системы могли сформироваться значительно раньше, чем считалось ранее – еще на стадии древнего «циклопообразного» предка. Это открытие дает новое понимание того, как формировались нейронные сети, лежащие в основе зрения и когнитивных функций.
По мнению исследователей, без появления парных глаз и связанного с ними усложнения мозга не возникли бы ни современные позвоночные, ни человек. Эволюция зрения оказалась не просто отдельным процессом, а фундаментальным фактором, определившим развитие сложной жизни на Земле.Ранее ученые России в Антарктиде открыли оазис с 18 озерами и богатой фауной.
