Главная Общество Наука

Раскрыта тайна происхождения глаз

Эволюция столь замечательной с физиологической точки зрения структуры, как глаз позвоночных животных (в том числе и человека), долгое время оставалось тайной за семью печатями и служила лишь поводом для бесплодных теоретизирований биологов-эволюционистов и объектом критики со стороны адептов так называемого креационизма (учения, во главу угла ставящего акт сверхъестественного (божественного) творения всего живого, направившего развитие живых существ в нужное русло). В работе британских и голландских ученых - Себастьяна Шимелда (Sebastian Shimeld) из Оксфордского университета (University of Oxford) и его коллег из Лондонского университета (University of London) и Университета города Неймеген (Radboud University Nijmegen, Нидерланды), - о которой сообщается в журнале Current Biology ("Текущей биологии", 20 сентября 2005 г.), была сделана попытка досконально проанализировать эволюционную историю определенных критически важных для функционирующего глаза белков. При этом удалось выявить неожиданную связь между некоторыми компонентами глаз позвоночных и таковыми у более примитивных (лишь ощущающих свет) систем их беспозвоночных собратьев. Полученные результаты помогут разъяснить известный парадокс: каким именно образом за относительно короткое по эволюционным масштабам время у позвоночных появился полностью функциональный глаз.

Отправной точкой новых изысканий послужила характерная способность нашего глаза формировать ясное и четкое (сфокусированное) изображение на сетчатке (т.е. ретине). Критически важным компонентом в данном случае выступает хрусталик глаза, который обладает уникальными для живой ткани физическими свойствами: не только прозрачностью, но и способностью нужным образом преломлять световые лучи. Здесь все дело в высокой (85-90%) концентрации специализированных водорастворимых белков, называемых "кристаллинами" (crystallins, делятся на три основные группы - альфа-, бета- и гамма-кристаллины), что содержатся в клетках хрусталика глаза (и именно помутнением хрусталика с возрастом, потерей его прозрачности и вызвана такая удручающая болезнь как катаракта). Рыбы, лягушки, птицы и млекопитающие видят благодаря тому, что их глаза содержат эти самые кристаллины, помогающие хрусталику, принимающему особую форму, фокусировать изображения на сетчатку, однако ближайшие из всех беспозвоночных родственники позвоночных животных - простейшие хордовые - оболочечники Ciona intestinalis, - обладают лишь примитивным типом фоторецепторов, способных регистрировать солнечные лучи, но неспособных формировать изображения. Из этого следует, что хрусталик глаза впервые появился именно у древнейших позвоночных животных.

Шимелд и его коллеги сосредоточились на исследованиях эволюционного происхождения одного конкретного представителя белкового семейства кристаллинов из группы гамма-кристаллинов (βγ-crystallin). Изучая Ciona intestinalis, то есть беспозвоночных "кузенов" позвоночных животных, "отколовшихся" от единой ветви непосредственно перед развитием хрусталика, исследователи выяснили, что такие животные обладают одним-единственным геном, связанным с "кристаллиновым" белком, что и находит отражение в строении их примитивной системы, лишь ощущающей свет. Эти твари похожи на головастиков, но взрослые особи обычно прикрепляются к поверхности камней и ведут себя во многом подобно губкам. Идентификация кристаллина у Ciona intestinalis позволяет предположить, что этот один-единственный ген в конечном счете и позволил развиться прозрачным хрусталикам позвоночных животных.

Выяснилось, в частности, что их "кристаллиновый" ген управляется генетическими элементами, которые связаны также и с теми отделами, что заведуют развитием хрусталика глаза у позвоночных животных: исследователи показали, что если соответствующие регулирующие области гена Ciona intestinalis передаются эмбрионам лягушки, то это влияет на формирование движущихся элементов в собственной визуальной системе получившихся трансгенных головастиков, включая хрусталик глаза. Это означает, что до развития хрусталика глаза существовала какая-то регулирующая связь между двумя рядами генов: теми, которые позже стали отвечать за управление развитием хрусталика глаза, и теми, что помогали хрусталику приобретать его специфические физические свойства.

Источники:
How the vertebrate eye, as we know it, emerged over evolutionary time? - Medical News Today
Insight Into Eye Evolution Deals Blow To Intelligent Design - Medical News Today
Urochordate βγ-Crystallin and the Evolutionary Origin of the Vertebrate Eye Lens - Current Biology

Ссылки:
Краткая история глаза
Глаз

Статья

Процветающего ящера узнают по шатающейся походке и дырявой башке

Крупнейшие из известных на сегодняшний день наземных животных - зауроподы, - чрезвычайно распространенные во времена расцвета "эпохи динозавров", в конце этой эпохи испытали загадочные метаморфозы...

Статья

Четвероногая рыба признана ошибкой эволюции

Шведские и британские палеонтологи утверждают, что загадочная "четвероногая рыба" ихтиостега - это вовсе не недостающее эволюционное звено между морскими и наземными животными, а просто один из неудавшихся природных "экспериментов", то есть эволюционный тупик.

Статья

Поведение гигантских кальмаров ужаснуло биологов

В морских рассказах спруты часто выступают в роли свирепых чудищ, что топят беззащитные суда и пожирают несчастных моряков. Теперь выяснилось, что диета гигантских кальмаров действительно заставляет содрогнуться всякое живое существо.

Статья

Беременная девочка-убийца возрастом 68 млн лет

68-миллионолетняя окаменелость динозавра-хищника Tyrannosaurus Rex, найденная в штате Монтана, представляет собой останки молодой самки, организм которой был занят производством яиц в тот момент, когда она умерла.

Статья

Анабиоз становится реальностью

Писатели-фантасты давно освоили анабиоз как превосходный способ отправки космонавтов в многолетние межзвездные путешествия. Не исключено, что теперь эта возможность стала куда более реальной.

Статья

"Муравьед", который пришел слишком рано

Найдены окаменелые останки нового вида млекопитающих размером с бурундука, живших приблизительно 150 миллионов лет назад, в конце юрского периода. Находка может оказать серьезное влияние на теории, посвященные раннему периоду эволюции млекопитающих.

Статья

Крысы-полиглоты

Научные исследования уже давно показали, что язык не является исключительным достоянием человека. Теперь выясняется, что животные не только могут объясняться между собой, но улавливают различия между человеческими языками. Эксперименты продемонстрировали, что крысы воспринимают японскую речь иначе, чем голландскую. Подробности в статье Алексея Левина (Вашингтон).

Статья

В массовой гибели доисторических животных обвиняются цианобактерии

Бывший рудник Мессель - это признанная мировая сокровищница прекрасно сохранившихся окаменелостей животных и растений, составлявших тропическую флору и фауну этих мест 47 миллионов лет назад. Теперь немецкие палеонтологи предложили новую теорию, проливающую свет на возможную причину смерти всех этих живых существ.

Статья

Динозавры в пуленепробиваемых жилетах

Как известно, некоторые виды динозавров, подобно современным крокодилам и черепахам, обладали очень прочными бронированными панцирями. Палеонтологам Боннского университета удалось продемонстрировать, что некоторые элементы этой слоеной защиты аналогичны современным композитным материалам, которые используются, например, в пуленепробиваемых жилетах.

Статья

Эволюцию мозга дельфинов сравнили с человеческой

За последние 47 миллионов лет мозг у дельфинов развился до невиданных для других животных размеров. Новое, самое обширное исследование ископаемых останков этих морских жителей поставило своей целью описать динамику соответствующего эволюционного развития. Косвенным образом это может помочь найти ответ на вопрос, как сами люди стали настолько "мозговитыми".

Статья

Мини-мини-рыбка

Морские биологи из Австралии и США выдвинули новую кандидатуру на титул самого маленького позвоночного животного нашей планеты. Полупрозрачная шиндлерия короткая достигает половой зрелости в возрасте двух-четырех недель, а живет всего лишь два месяца.

Статья

Ученые выяснили, что селедки общаются между собой с помощью пуканья

Ихтиологам удалось связать таинственные звуки, иногда раздающиеся под водой и напоминающие банальное пуканье, с пузырьками воздуха, выходящими из заднего прохода сельди. Ни одна из рыб, испускающих довольно конфузные (по человеческим меркам) шумы не обладает способностью добиваться столь высокого звучания, на какое способен этот "чемпион".

Статья

Магическое число научит летать и плавать

Одно-единственное "магическое" число описывает движения летающих и плавающих живых организмов, начиная от какой-нибудь моли и кончая дельфинами. Изучение его значения проливает свет на "летные навыки" давно исчезнувших с лица земли созданий и может помочь военным инженерам проектировать крошечных крылатых шпионов, которые могли бы обследовать занятые врагом здания, не привлекая к себе лишнего внимания.

Статья

Чилийские ученые идентифицировали монстра по железам

Чилийские биологи заявили, что уже изучили останки того "монстра", который был найден на тихоокеанском берегу примерно три недели назад и взбудоражил всю прессу. Таинственная огромная "капля" плоти оказалась вовсе не гигантским осьминогом и не неведомой новой морской тварью, а истребителем кальмаров...

Статья

Существо с Амазонки может привести к появлению новой ветви на "древе жизни"

Бразильские ученые - участники экспедиции в бассейн крупнейшей на американском континенте реки Амазонки - заявили, что им удалось обнаружить представителей нового семейства рыб, чего не случалось уже в течение полутора столетий. Они надеются классифицировать маленькое существо, больше всего напоминающее угря, к концу этого года.

Статья

Предки тираннозавров были пушистыми монстрами

Предки знаменитых тираннозавров, что одним своим видом внушали страх всем живым существам, имели трогательные нежные перышки. Тот, кто видел изображения чешуйчатого монстра, может быть изрядно удивлен, однако подобные гипотезы уже давно бытовали в среде палеонтологов. А вот теперь они нашли свое прямое подтверждение в виде новой окаменелости. Нового динозавра окрестили Dilong paradoxus.

Статья

Раскрыта тайна любви между головными и платяными вшами

В результате проведения новых генетических исследований удалось прояснить важный вопрос о родственных отношениях между разными типами вшей. Не исключено, что все это может оказать непосредственную помощь в деле избавления от этих крошечных паразитов.

Статья

Пободавшись с моделью, палеонтолог разгадал тайну динозавра-рогоносца

Трицератопсу, иначе говоря, трехрогому растительноядному динозавру, одному из последних представителей группы цератопсов, живших в конце мелового периода в Северной Америке, его три рога могли служить не просто украшением, а для "выяснения отношений" с другими представителями своего собственного племени. Первоначально высказывалось предположение, что эти рога использовались для защиты от хищников.

Статья

Ископаемые малыши свидетельствуют о том, что динозавры гибли от холода

Палеогеологические изыскания на севере Африканского континента подбросили еще несколько поленьев в нескончаемые дебаты о причинах исчезновения динозавров. Эту биологическую катастрофу обычно объясняют тем, что 65 миллионов лет назад наша планета столкнулась с огромным астероидом, который обрушился на полуостров Юкатан.

Статья

Динозавров погубило засилье самцов

Ученые из Великобритании и США выдвинули еще одну гипотезу, объясняющую вымирание динозавров в конце мелового периода. В настоящее время доминирующей точкой зрения является та, в соответствии с которой начало закату эпохи динозавров положило падение небольшого астероида на полуостров Юкатан, случившееся 65 миллионов лет назад.

Статья

Кости древнейшего пингвина заставят пересмотреть историю эволюции птиц

Окаменевшие кости, найденные на атлантическом побережье в аргентинской части южного архипелага Огненная Земля, по всей видимости, принадлежат самому раннему из всех известных видов южноамериканского пингвина, который оказался на 20 млн лет древнее, чем ученые изначально предполагали. Новая находка удваивает прежний максимальный возраст ископаемых пингвинов в Южной Америке и заставляет пересматривать историю эволюции этого отряда птиц.

Статья

Динозавры пали жертвой рака

Обширное систематическое обследование окаменелостей динозавров показало, что раковые опухоли у этих доисторических существ во многом подобны таковым у современных людей, то есть первым жертвам вездесущего рака по меньшей мере миллионы лет. Рак был найден у многих живых существ, начиная от кораллов и кончая волнистыми попугайчиками. Изучение музейных экземпляров может внести ясность в вопрос о том, как болезни изменялись на протяжении миллионов лет.

Статья

В Индии найдена новая "королевская" разновидность динозавров

О находке индийскими и американскими учеными новой разновидности динозавров было объявлено в среду. Это 9-метровое рогатое плотоядное животное весом 4 тонны, которое охотилось на длинношеих травоядных динозавров 67 млн лет назад (меловой период), в самом конце "эры динозавров", перед появлением Гималаев на индийском субконтиненте.

Статья

Пауки-эстеты женятся, чтобы умереть

Самцы пауков Argiope aurantia воплотили в жизнь мечту всякого истого донжуана: они умирают в процессе спаривания, прямо на самке. В буквальном смысле слова отдав концы в этот самый пикантный момент, они остаются "присоединенными" к своей пассии, и труп умершего молодожена образует своего рода пояс целомудрия на невесте.

Статья

Суперсрун-чистюля ускользает от хищников

Несколько разновидностей гусениц демонстрируют забавный способ распоряжаться отходами своей жизнедеятельности: они выбрасывают свои фекальные шарики на расстояние, в 40 раз превышающее длину их тела. Фекалии на скорости 1,3 м/с отбрасываются подальше от их жилища. Эквивалентным расстоянием для 1,8-метрового человека были бы приблизительно 73 м. Ученые долго размышляли об эволюционных факторах, которые заставили гусениц развить столь экстраординарный способ избавления от отходов.

Статья

Изгрызенные кости изобличают древнего каннибала

Впервые получено твердое доказательство случаев каннибализма среди динозавров. "Отличился" девятиметровый терапод Majungatholus atopus. Несмотря на дурную славу, которую имеют человеческие каннибалы, открытие "людоедства" в стане динозавров не должно нас удивлять и тем более вызывать какое-то осуждение.

Статья

Орангутанг меряется предками с человеком

Исследователи считают, что окаменевшая челюсть, найденная в Таиланде и датированная поздним миоценом, принадлежит недавно обнаруженному родственнику орангутангов. Орангутанг - это единственная человекообразная обезьяна, у которой выявлены конкретные предки, но теперь выясняется, что ни одна из прежних разновидностей все-таки не была его непосредственным прародителем. Впрочем, сама эта тема - развитие обезьян и человека - в свете новейшей политики оказывается весьма небезопасной...

Статья

Дарвин в борьбе за существование

Призывы вернуться к религиозным ценностям давно уже не глас вопиющего в пустыне. Движение против абортов и эвтаназии, споры вокруг школьной молитвы - все это предвестие какого-то подобия религиозных войн.