Ögats utveckling är ett | är ett exempel på ett homologt organ som många djur har
Ögats utveckling är ett exempel på ett homologt organ som många djur har.
Vissa delar av ögat, t.ex. de ljuskänsliga opsins, verkar ha ett gemensamt ursprung. De utvecklades en gång, tidigt i djurens utveckling. De styr omvandlingen av fotoner till elektriska signaler. Ett opsin som finns i däggdjurens näthinna, melanopsin, är till exempel inblandat i cirkadiska rytmer och pupillreflex men inte i synen.
Å andra sidan har de komplexa bildskapande ögonen utvecklats 50-100 gånger och använder många av samma proteiner och genetiska verktyg för att konstruera dem.
Komplexa ögon tycks ha utvecklats för första gången under några miljoner år, i den snabba evolutionära explosion som kallas kambriska explosionen. Det finns inga bevis för ögon före kambrisk tid, men många ögon kan ses i fossil från Burgess-skiffern i mitten av kambrisk tid.
Ögonen har många anpassningar för att tillgodose behoven hos de organismer som har dem. Ögonen varierar i fråga om synskärpa (precision), känslighet i svagt ljus och förmåga att upptäcka rörelser eller identifiera föremål. Deras känslighet för våglängder avgör om de kan se i färger och vilka färger de kan se.
Landsnäckor har vanligtvis två uppsättningar tentakler på huvudet: det övre paret har ett öga i ändan, det nedre paret är till för luktsinnet.
Den här bönsyrsan har kamouflerade ögon
Viktiga steg i ögats utveckling.
Ett blötdjur: en mussla, en drottningmussla.
En hoppande spindel. Spindlar har flera ögon.
Utvecklingshastighet
De första fossilerna av ögon dök upp under den nedre kambriska perioden, för cirka 540 miljoner år sedan. Under denna period skedde en till synes snabb utveckling som kallades den kambriska explosionen. Ögonens utveckling startade kanske en kapprustning som ledde till en snabb evolution.
Tidigare kan organismerna ha använt sig av ljuskänslighet, men inte för snabb förflyttning och navigering med hjälp av synen.
Det är svårt att uppskatta hur snabbt ögonen utvecklas. En enkel modellering förutsätter små mutationer som utsätts för naturligt urval. Detta visar att ett primitivt optiskt sinnesorgan baserat på bra fotopigment skulle kunna utvecklas till ett komplext människoliknande öga på cirka 400 000 år.
Tidiga stadier av ögats utveckling
De tidigaste ljussensorerna var ögonpunkter. De är fotoreceptorproteiner som finns i protister. Ögonfläckar kan bara skilja ljus från mörker. Detta räcker för den dagliga synkroniseringen av cirkadiska rytmer. De kan inte urskilja former eller avgöra från vilken riktning ljuset kommer.
Ögonfläckar finns hos nästan alla större djurgrupper. Euglenas ögonfläck, som kallas stigma, sitter längst fram. Dess röda pigment skuggar en samling ljuskänsliga kristaller. Tillsammans med den ledande flagellen gör ögonpricken det möjligt för organismen att röra sig i ljuset för att göra fotosyntes och för att förutse dag och natt. Dessa rörelser är de viktigaste cirkadiska (dagliga) rytmerna.
Det finns synpigment i hjärnan hos mer komplexa organismer. Man tror att de hjälper till att synkronisera lek med månens cykler. Genom att upptäcka de subtila förändringarna i nattbelysningen kan organismerna synkronisera frisättningen av spermier och ägg för att maximera befruktningen av äggen.
Själva synen bygger på en grundläggande biokemi som är gemensam för alla ögon. Hur denna biokemiska verktygslåda används för att tolka en organisms miljö varierar kraftigt. Ögonen har en mängd olika strukturer och former. Alla dessa har utvecklats mycket senare än de underliggande proteinerna och molekylerna.
På cellulär nivå verkar det finnas två huvudsakliga "mönster" av ögon, ett som finns hos protostomerna (blötdjur, ringmaskar och leddjur) och ett som finns hos deuterostomerna (chordater och tagghudingar).
I stigma (2) på euglena döljer sig en ljuskänslig fläck.
PAX6
PAX6 är det protein som kodas av PAX6-genen.
PAX6 är en huvudkontrollgen eller "transkriptionsfaktor" för utvecklingen av ögon och andra sinnesorgan. Den är medicinskt viktig eftersom olika mutationer ger synfel.
Frågor och svar
F: Vad är ett exempel på ett homologt organ?
S: Ögats utveckling är ett exempel på ett homologt organ som många djur har.
F: Vad gör opsin?
S: Opsiner styr omvandlingen av fotoner till elektriska signaler.
F: När utvecklades komplexa ögon?
S: Komplexa ögon verkar ha utvecklats för första gången under några miljoner år, i den snabba evolutionära explosion som kallas kambrisk explosion.
F: Finns det bevis för ögon före den kambriska perioden?
Svar: Det finns inga bevis för ögon före kambrisk tid, men många ögon kan ses i fossiler från Burgess-skiffern i mitten av kambrisk tid.
F: Hur varierar ögonen mellan organismer?
S: Ögonen varierar i fråga om synskärpa (precision), känslighet i svagt ljus och förmåga att upptäcka rörelser eller identifiera föremål. Deras känslighet för våglängder avgör om de kan se i färger och vilka färger de kan se.
F: Vilken roll spelar melanopsin?
S: Melanopsin, ett opsin som finns i däggdjurs näthinnor, är involverat i cirkadiska rytmer och pupillreflex men inte i synen.
Fråga: Vilken händelse markerar när komplexa ögon började utvecklas?
S: Komplexa ögon började utvecklas under den snabba evolutionära utbrottet som kallas den kambriska explosionen.
