Silma evolutsioon
Silma evolutsioon on näide homoloogilisest elundist, mis esineb väga erinevatel taksonitel.
Teatavad silma komponendid, näiteks nägemispigmendid, näivad olevat ühise esivanemaga, st et nad arenesid kord, enne kui loomad kiirgasid.
Kuid keerulised, kujutist moodustavad silmad arenesid umbes 50-100 korda - kasutades oma ehituses paljusid samu valke ja geneetilisi vahendeid.
Näib, et keerulised silmad arenesid esmakordselt mõne miljoni aasta jooksul, Kambriumi plahvatuse nime all tuntud kiire evolutsioonipuhanguga. Enne kambriumi ajastut puuduvad tõendid silmade kohta, kuid keskmise kambriumi ajastu Burgess Shale'is on ilmnenud suur mitmekesisus.
Silmadel on mitmesuguseid kohandusi, et vastata neid kandvate organismide vajadustele. Silmad võivad erineda oma teravuse, lainepikkuste vahemiku, mida nad suudavad tuvastada, nende tundlikkuse poolest vähese valguse korral, nende võime poolest tuvastada liikumist või lahutada objekte ning selle poolest, kas nad suudavad eristada värve.
Maismaatigudel on tavaliselt kaks komplekti tendentse peas: ülemise paari lõpus on silm; alumine paar on lõhnatundmiseks.
Sellel palvesambal on varjatud silmad.
Hüppav ämblik. Ämblikel on mitu silma.
Silma evolutsiooni peamised etapid.
Molluskite silm: kuningakarbonaad.
Evolutsioonitempo
Esimesed silmade fossiilid ilmusid madalamal kambriumi perioodil, umbes 540 miljonit aastat tagasi. Sel perioodil toimus ilmselgelt kiire evolutsioonipuhang, mida nimetatakse "Kambriumi plahvatuseks". Üks bioloog on seisukohal, et silmade evolutsiooniga sai alguse võidujooks, mis viis kiire evolutsioonipuhanguni.
Varem võisid organismid kasutada valgustundlikkust, kuid mitte kiiret liikumist ja nägemise abil navigeerimist.
Silmade arengukiirust on raske hinnata. Lihtne modelleerimine, mis eeldab, et väikesed mutatsioonid on looduslikule valikule allutatud, näitab, et tõhusatel fotopigmentidel põhinev primitiivne optiline meeleorgan võib areneda keeruliseks inimesele sarnaseks silmaks umbes 400 000 aasta jooksul.
Silmade evolutsiooni varajased staadiumid
Kõige varasemad valgusandurid olid fotoretseptorvalgud. Need on silmapunktid, mida leidub protistidel. Silmapunktid suudavad eristada ainult valgust ja pimedat. Sellest piisab fotoperiodismi ja ööpäevase ööpäevase rütmi sünkroniseerimiseks. Nad ei suuda eristada kujundeid ega määrata valguse suunda.
Silmapunkte leidub peaaegu kõigis suuremates loomarühmades. Euglena' silmapunkt, mida nimetatakse stigmaks, asub eesosas. Selle punane pigment varjutab valgustundlike kristallide kogumit. Koos eesmise lipukesega võimaldab silmaplekk organismil valguse suhtes liikuda, et aidata fotosünteesi ning ennustada päeva ja öö, mis on ööpäevase rütmi peamine funktsioon.
Visuaalsed pigmendid asuvad keerulisemate organismide ajus ja arvatakse, et neil on roll kudemise sünkroniseerimisel kuutsüklitega. Öise valgustuse peeneid muutusi tuvastades võivad organismid sünkroniseerida sperma ja munade vabanemist, et suurendada viljastumise tõenäosust.
Nägemine ise tugineb põhilisele biokeemiale, mis on ühine kõigile silmadele. See, kuidas seda biokeemilist tööriistakomplekti kasutatakse organismi keskkonna tõlgendamiseks, on väga erinev. Silmadel on mitmesuguseid struktuure ja vorme, mis kõik on arenenud üsna hilja võrreldes aluseks olevate valkude ja molekulide suhtes.
Raku tasandil näib olevat kaks peamist silmade "mudelit", millest üks on protostoomidel (molluskid, rõngassoomad ja lülijalgsed) ja teine deuterostoomidel (harilikud ja okasnahksed).
Euglena stigma (2) peidab valgustundlikku laiku.
Seotud leheküljed
Küsimused ja vastused
K: Mis on näide homoloogilisest elundist?
V: Silma evolutsioon on näide homoloogilisest organist, mis on olemas paljudel loomadel.
K: Mida teeb opsin?
V: Opsiinid kontrollivad fotoonide muundamist elektrilisteks signaalideks.
K: Millal arenesid keerulised silmad?
V: Näib, et keerulised silmad arenesid esimest korda mõne miljoni aasta jooksul, Kambriumi plahvatuse nime all tuntud kiire evolutsioonipuhanguga.
K: Kas on tõendeid silmade kohta enne Kambriumi perioodi?
V: Enne kambriumi ajastut puuduvad tõendid silmade kohta, kuid paljud silmad on näha Kesk-Kambriumi ajastu Burgess Shale'i kivististes.
K: Kuidas erinevad silmad organismide vahel?
V: Silmad erinevad oma teravuse (nägemise täpsuse), tundlikkuse poolest väheses valguses ja võime poolest tuvastada liikumist või tuvastada objekte. Nende tundlikkus lainepikkuste suhtes otsustab, kas ja milliseid värve nad näevad.
K: Millist rolli mängib melanopsiin?
V: Melanopsiin, imetajate võrkkestades leiduv opsiin, on seotud ööpäevaste rütmide ja pupillirefleksiga, kuid mitte nägemisega.
K: Milline sündmus tähistab, millal hakkasid arenema keerulised silmad?
V: Komplekssed silmad hakkasid arenema Kambriumi plahvatusena tuntud kiire evolutsioonipuhangu ajal.
