Szem evolúciója
A szem evolúciója példa egy olyan homológ szervre, amely a legkülönbözőbb taxonokban van jelen.
Úgy tűnik, hogy a szem bizonyos alkotóelemei, például a látópigmentek, közös ősökkel rendelkeznek - vagyis egyszer fejlődtek ki, mielőtt az állatok kisugárzottak.
Az összetett, képalkotó szemek azonban mintegy 50-100-szor fejlődtek ki - sokszor ugyanazokat a fehérjéket és genetikai eszköztárat használva a felépítésükhöz.
Úgy tűnik, hogy az összetett szemek először néhány millió éven belül, a kambriumi robbanásként ismert gyors evolúciós robbanás során alakultak ki. A kambrium előtt nincs bizonyíték a szemekre, de a közép-kambriumi Burgess-pala széles körű változatossága nyilvánvaló.
A szemek az alkalmazkodások széles skáláját mutatják, hogy megfeleljenek az őket hordozó szervezetek igényeinek. A szemek eltérőek lehetnek a látásélességük, az érzékelhető hullámhosszok tartománya, a gyenge fényviszonyok közötti érzékenységük, a mozgásérzékelés vagy a tárgyak felbontásának képessége, valamint a színek megkülönböztetésének képessége tekintetében.
A szárazföldi csigák fején általában két csáp van: a felső pár végén egy szem található, az alsó pár pedig a szaglásra szolgál.
Ennek az imádkozó sáskának álcázott szemei vannak...
Ugráló pók. A pókoknak több szeme is van.
A szem fejlődésének főbb állomásai.
A puhatestűek szeme: a kagylókirálynő.
Evolúció sebessége
A szemek első fosszíliái az alsó kambriumban, körülbelül 540 millió évvel ezelőtt jelentek meg. Ebben az időszakban a látszólag gyors evolúció kitörése következett be, amelyet "kambriumi robbanásnak" neveztek el. Egy biológus szerint a szemek evolúciója egy olyan fegyverkezési versenyt indított el, amely az evolúció gyors fellángolásához vezetett.
Korábban az élőlényeknek lehet, hogy volt fényérzékenységük, de gyors mozgásra és látás általi navigációra nem.
Nehéz megbecsülni a szem evolúciójának ütemét. Egyszerű modellezés, feltételezve a természetes szelekciónak kitett kis mutációkat, azt mutatja, hogy egy primitív, hatékony fotopigmenteken alapuló optikai érzékszerv körülbelül 400 000 év alatt fejlődhetett komplex, emberhez hasonló szemmé.
A szem evolúciójának korai szakaszai
A legkorábbi fényérzékelők fotoreceptor fehérjék voltak. Ezek a protisztákban található szemfoltok. A szemfoltok csak a fényt képesek megkülönböztetni a sötéttől. Ez elegendő a fotoperiodizmushoz és a cirkadián ritmus napi szinkronizálásához. Nem képesek megkülönböztetni a formákat vagy meghatározni a fény irányát.
A szemgödrök szinte minden nagyobb állatcsoportban megtalálhatók. Az Euglenák' szemfoltja, az úgynevezett stigma, elöl található. Vörös pigmentje fényérzékeny kristályok gyűjteményét árnyékolja. A szemfolt a vezető flagellummal együtt lehetővé teszi a szervezet számára, hogy a fény hatására mozogjon, hogy segítse a fotoszintézist, és hogy előre jelezze a nappal és az éjszaka beálltát, ami a cirkadián ritmus elsődleges funkciója.
A vizuális pigmentek az összetettebb élőlények agyában találhatók, és feltehetően szerepet játszanak az ívás szinkronizálásában a holdciklusokkal. Az éjszakai megvilágítás finom változásainak érzékelésével az élőlények szinkronizálhatják a spermiumok és petesejtek kibocsátását, hogy maximalizálják a megtermékenyülés valószínűségét.
Maga a látás egy alapvető biokémián alapul, amely minden szem számára közös. Az, hogy ezt a biokémiai eszköztárat hogyan használják fel a szervezet környezetének értelmezésére, nagyon eltérő. A szemnek sokféle szerkezete és formája van, amelyek mindegyike meglehetősen későn fejlődött ki az alapul szolgáló fehérjékhez és molekulákhoz képest.
Sejtszinten úgy tűnik, hogy a szemnek két fő "típusa" van: az egyiket a protosztómák (puhatestűek, gyűrűsférgek és ízeltlábúak), a másikat a deuterosztómák (gerincesek és tüskésbőrűek) birtokolják.
Az euglena stigmája (2) fényérzékeny foltot rejt.
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi a példa a homológ szervre?
V: A szem evolúciója egy példa a homológ szervre, amellyel sok állat rendelkezik.
K: Mit csinál az opsin?
V: Az opsinok a fotonok elektromos jellé történő átalakítását szabályozzák.
K: Mikor fejlődött ki az összetett szem?
V: Úgy tűnik, hogy az összetett szemek először néhány millió évvel ezelőtt, a kambriumi robbanásként ismert gyors evolúciós robbanás során alakultak ki.
K: Van bizonyíték a szemekre a kambriumi korszak előtt?
V: A kambrium előtti szemekre nincs bizonyíték, de a közép-kambriumi Burgess-aprólékból származó fosszíliákban sok szem látható.
K: Hogyan változik a szem az egyes élőlények között?
V: A szemek különböznek a látásélességük (a látás pontossága), a gyenge fényviszonyok közötti érzékenységük, valamint a mozgás érzékelésére vagy a tárgyak azonosítására való képességük tekintetében. A hullámhosszra való érzékenységük dönti el, hogy képesek-e színekben látni, és hogy milyen színeket látnak.
K: Milyen szerepet játszik a melanopszin?
V: A melanopszin, az emlősök retinájában található opsin, részt vesz a cirkadián ritmusban és a pupillareflexben, de a látásban nem.
K: Melyik esemény jelzi, hogy mikor kezdődött az összetett szemek fejlődése?
V: Az összetett szemek a kambriumi robbanásként ismert gyors evolúciós robbanás során kezdtek el fejlődni.
