Как в процессе эволюции появилось зрение

В процессе биологической эволюции первыми возникли, по-видимому, чувства, обеспечивающие реакцию именно на такие физические условия, которые непосредственно необходимы для сохранения жизни.

Осязание, вкус и восприятие изменения температуры должны были возникнуть раньше зрения, так как, чтобы воспринять зрительные образы, их нужно истолковать — только так они могут быть связаны с миром предметов.

Возникает вопрос (похожий на знаменитую задачу: «Что было раньше — яйцо или курица?«): предшествовало ли появление глаза развитию мозга или наоборот? В самом деле — зачем нужен глаз, если нет мозга, способного интерпретировать зрительную информацию? Но, с другой стороны, зачем нужен мозг, умеющий это делать, если нет глаз, способных питать мозг соответствующей информацией?

Не исключено,что развитие шло по пути преобразования примитивной нервной системы, реагирующей на прикосновение, в зрительную систему, обслуживающую примитивные глаза, поскольку кожный покров был чувствителен не только к прикосновению, но и к свету.

Зрение развилось, вероятно, из реакции на движущиеся по поверхности кожи тени — сигнал близкой опасности. Лишь позднее, с возникновением оптической системы, способной формировать изображение в глазу, появилось опознание объектов.

По-видимому, развитие зрения прошло несколько стадий: сначала концентрировались светочувствительные клетки, рассеянные до этого по поверхности кожи, затем образовались «глазные бокалы», дно которых было устлано светочувствительными клетками.

Бокалы постепенно углублялись, вследствие чего возрастала контрастность теней, падающих на дно бокала, стенки которого все лучше защищали светочувствительное дно от косых лучей света. Хрусталик же, по-видимому, поначалу представлял собой просто прозрачное окно, которое защищало глазной бокал от засорения частицами, плавающими в морской воде — тогдашней постоянной среде обитания живых существ.

Эти защитные окна постепенно утолщались в центре, поскольку это давало количественный положительный эффект — увеличивало интенсивность освещения светочувствительных клеток, а затем произошел качественный скачок — центральное утолщение окна привело к возникновению изображения; так появился настоящий «образотворческий» глаз.

Древняя нервная система — анализатор прикосновений — получила в свое распоряжение упорядоченный узор световых пятен.

Восприятие тактильных ощущений не опосредовано — это прямой способ исследования, и радиус его применения ограничен необходимостью тесного контакта. Но это значит, что если прикосновение опознает врага — выбирать тактику поведения некогда.

Необходимо немедленное действие, которое именно поэтому не может быть ни утонченным, ни даже просто спланированным.

Глаза же проникают в будущее, потому что сигнализируют об удаленных предметах. Очень вероятно, что мозг — каким мы его знаем — не мог бы развиться без притока информации об отдаленных объектах, информации, поставляемой другими органами чувств, особенно зрением.

Можно без преувеличения сказать, что глаза освободили нервную систему от тирании рефлексов, позволив перейти от реактивного к тактическому, планируемому поведению, а в конечном счете и к абстрактному мышлению. Зрительные представления и теперь еще властвуют над нами и влекут нас.

Бесплатные почтовые рассылки по саморазвитию.
Уже подписалось более 17 тысяч человек.

Никакая дискуссия об эволюции не может быть полной без рассмотрения вопроса о человеческом глазе. Не смотря на анатомически простой вид, человеческий глаз является невероятно сложной структурой. Даже в наше время, когда накоплено большое количество научных знаний, вся полнота сложности человеческого глаза по-прежнему нуждается в объяснении. Кажется, что чем больше мы ее изучаем, тем большее удивление вызывает эта сложность, представлявшаяся ранее нам такой ясной и доступной, но сейчас, на новом витке научного познания, остающаяся как никогда непостижимой. Имеется много документальных подтверждений того, что Ч Дарвин был поражен сложностью глаза, несмотря на то, что по сравнению с современной наукой, у него было мало знаний. И все же, хотя он не мог объяснить, как именно это происходило, он верил, что такая удивительная сложность могла развиваться путем естественного процесса эволюции. Очень маленькие изменения, отобранные в качестве преимущественных, могли передаваться и увеличиваться на протяжении многих поколений для того, чтобы создать основное чудо сложности — …как человеческий глаз. (См. Строение глаза человека)

Многочисленные переходы

Очевидно, что Дарвин не был сумасшедшим. Он предложил свою теорию эволюции, и его основные объяснения касательно постепенного развития сложных структур, таких как глаза, убедили большинство современных исследователей. Итак, что именно он предложил для объяснения сложности таких структур, как человеческий глаз? Рассмотрите следующую цитату Дарвина:

«Разум говорит мне, что если бы могли происходить постепенные переходы от простого несовершенного глаза к сложному и совершенному, то каждый уровень перехода был бы полезным для его обладателя, как это и есть. Если далее глаз непрерывно изменяется, и эти изменения наследуются, что также соответствует действительности, и если бы такие изменения были полезны для любого животного при изменяющихся условиях жизни, тогда трудность поверить в то, что совершенный и сложный глаз мог быть создан путем естественного отбора, хоть это и непостижимо для нашего воображения, не рассматривалась бы как ниспровергающая теорию». 1

Дарвин не был в состоянии дать объяснение тому, что происходило в реальности, но он предложил последовательную эволюцию человеческого глаза, приводя примеры различий в глазах других существ, которые казались менее сложными. Эти различия были расположены в последовательном порядке в прогрессии: от наиболее простых до наиболее сложных глаз. Появилось большое количество посредников, которые соединяли один тип глаза с другим в эволюционной шкале. Некоторые из «наиболее простых» глаз – это ни что иное, как просто пятно из небольшого количества светочувствительных клеток, объединенных вместе. Такой тип глаза годится только для различения света от тьмы. Он не может определять изображения. Начиная от такого простого глаза, Дарвин продолжал демонстрировать существа с последовательно более сложными глазами, пока не была достигнута сложность человеческого глаза.

Определенно, такой сценарий кажется рациональным. Тем не менее, многие из теорий, которые изначально казались на бумаге целесообразными, вскоре были опровергнуты. Такие теории требуют прямого экспериментального доказательства для своей поддержки, прежде чем их примут в качестве «научных». Неужели сложные структуры, такие как глаза, действительно эволюционировали в реальной жизни? Как мне удалось выяснить, не существует документального подтверждения, что у кого-то эволюционировал глаз, или хотя бы глазное пятно, с помощью любого механизма отбора в существе, у которого раньше не было глаз. Также, я не видел документального свидетельства в пользу эволюции одного типа глаз в другой тип в любом существе. Я могу утверждать, что никакая эволюция глаз никогда не наблюдалась. Конечно, доводом является то, что для такой эволюции необходимо тысячи или миллионы лет. Возможно и так, но без возможности наблюдения и испытания, такие предположения, хотя и целесообразные, должны содержать большую степень веры.

Тщательное исследование

Необходимая вера в такой сценарий увеличивается еще больше, когда принимается во внимание тот факт, что даже простое светочувствительное пятно является чрезвычайно сложным, вовлекая большое количество специальных протеинов и белковых систем. Эти протеины и системы интегрированы таким способом, что если хотя бы что-то одно отсутствовало, то зрение прекратилось бы. Другими словами, чтобы такое чудо как зрение произошло даже в светочувствительном пятне, много различных протеинов и систем должны были эволюционировать одновременно, поскольку без них не было бы зрения. Например, первый шаг в зрении – это обнаружение фотонов. Для того чтобы уловить фотон, специализированные клетки используют молекулу, которая называется 11-cis-retinal. Когда фотон света взаимодействует с этой молекулой, он почти мгновенно изменяет ее форму. Эта форма теперь называется trans-retinal. Такое изменение приводит к изменению формы другой молекулы, которая называется родопсином (rhodopsin). Новая форма родопсина называется метародопсином II (metarhodopsin II). Метародопсин ІІ далее присоединяется к другому протеину, трансдусину (transducin), заставляя его отпустить присоединенную молекулу, которая называется GDP, и подобрать другую молекулу, GTP. Молекула GTP-трансдусин-метародопсин II присоединяется к другому протеину, который называется фосфодиэстераза. Когда это происходит, фосфодиэстераза расщепляет молекулы, которые называются cGMPs. Это расщепление cGMPs уменьшает их относительное количество в клетке. Такое уменьшение cGMPs воспринимается ионным каналом. Этот ионный канал закрывается и не дает иону натрия проникать в клетку. Это блокирование проникновения натрия в клетку является причиной нарушения баланса заряда вдоль мембраны клетки. Это нарушение равновесия заряда посылает электрический ток в мозг. Потом мозг интерпретирует этот сигнал, а результат называется зрением. Необходимо много других протеинов, чтобы вернуть протеины и другие упоминавшиеся молекулы назад к их первоначальным формам, чтобы они могли уловить другой фотон света и дать сигнал мозгу. Если какой-нибудь из этих протеинов или молекул отсутствует, даже в наиболее простой глазной системе, зрение не состоится. 2

Конечно, возникает вопрос, как могла такая система постепенно эволюционировать? Все части должны находиться на месте одновременно. Например, какую пользу извлек бы червь, не имеющий глаз, эволюционировав неожиданно протеин 11-cis-retinal в маленькой группе или «пятне» клеток на голове? Такие клетки могут определять фотоны, но что из этого? Какая польза в этом для червя? Теперь, предположим, что эти клетки развили каким-то образом все необходимые протеины, чтобы активизировать электрический заряд сквозь свои мембраны в ответ на фотон света, который падает на них. Ну и что? Какая польза из того, что они имеют возможность установить электрический потенциал на своих мембранах, если не существует нервного пути к мозгу червя? Что бы было, если бы этот путь внезапно эволюционировал, и такой сигнал мог бы посылаться в мозг червя. И что из этого? Каким образом червь собирается узнать, что делать с этим сигналом? Он должен будет научиться понимать, что означает этот сигнал. Изучение и интерпретация являются очень сложными процессами, вовлекающими много разных протеинов в других уникальных системах. Теперь червь в течение своей жизни должен эволюционировать возможность передать эту способность своим потомкам. Если он не передаст эту способность, то потомок должен будет научиться сам, в противном же случае зрение не даст ему никакого преимущества. Все эти прекрасные процессы требуют регулирования. Никакая из функций не может быть полезной, пока она не будет регулироваться (включаться и выключаться). Если светочувствительные клетки не могут выключаться, когда они включены, зрение может и не состоятся. Такая способность к регулированию тоже чрезвычайно сложна, и в нее вовлекается множество протеинов и других молекул, при этом чтобы зрение принесло пользу, все они должны находиться на своем месте. изначально.

Но, что если мы не станем объяснять происхождение первого, чувствительного к свету «пятна». Эволюция более сложных глаз, с такой точки зрения, представляется простой… не так ли? Не совсем. Дело в том, что для каждого из различных компонентов требуется наличие уникальных протеинов, выполняющих специфические функции, которые должны быть закодированы уникальным геном в ДНК этого существа. Ни гены, ни протеины, которые они кодируют, не функционируют самостоятельно. Существование уникального гена или протеина означает, что вовлекается уникальная система других генов или протеинов со своей функцией. В такой системе отсутствие хотя бы одного системного гена, протеина или молекулы означает, что целая система становиться нефункциональной. Принимая во внимание тот факт, что эволюция одного гена или протеина никогда не наблюдалась и не воспроизводилась в лабораторных условиях, такие, на первый взгляд незначительные различия, внезапно становятся очень важными и огромными.

Аргумент «дефектного дизайна»

А как насчет «дефектов дизайна» в человеческом глазе? Существует известный аргумент в пользу эволюции, что интеллектуальный дизайнер ничего не создавал бы с дефектами. Эволюция, с другой стороны, будучи естественным процессом проб и ошибок, легко объясняет существование дефектов в природном мире. Хотя многих это доказательство убедило, оно само по себе предполагает мотивы и возможности дизайнера. Говорить, что все созданное должно соответствовать нашим индивидуальным убеждениям о совершенстве, перед тем как мы сможем определить дизайн, вводит в заблуждение.

Некоторые люди могут подвергать сомнению дизайн картины Пикассо, но никто не опровергает тот факт, что она была нарисована. Ребенок может построить машинку для игры в гонки с соседскими ребятами. Его машинка может и не соответствовать чьему-либо представлению о совершенстве, но никто не будет сомневаться в том, что она была создана. Или, можно преднамеренно поменять дизайн предыдущего дизайнера из-за своих личных убеждений. Такое изменение само по себе создается новым дизайнером и может восприниматься как таковое. Хотя такое изменение не «приносит пользы» полному функционированию или намерению изначального дизайнера, нужно признать, что оно является дизайном. Например, если кто-то порежет шину на колесе машины лезвием, то проходящему мимо человеку после совершенного правильнее было бы предполагать, что произошел эволюционный процесс в связи с существованием дефекта дизайна? Хотя порезанная шина может казаться нелогичной, но дефект сам по себе не исключает дизайнера. Или же, дефекты дизайна могут быть результатом естественного распада, а не примером изначального намерения или творения дизайнера. Машинная шина, которая проехала 50 000 миль могла бы иметь еще несколько «дефектов» больше, чем тогда, когда она была произведена впервые. Все изнашивается. Люди вырастают, имеют боли в пояснице, артриты, старческое слабоумие и разложение зубов. Являются ли это дефектом дизайна или изнашиванием дизайна, который не существует вечно? Просто говоря, только потому, что кто-то раздумывает над лучшим дизайном или над усовершенствованием по сравнению со старым, не означает, что старый дизайн. не был создан.

Другая проблема выявления дефектов дизайна в природе заключается в том, что нам не известна вся информация, которую необходимо знать. То, что нам изначально кажется дефектом дизайна, может оказаться преимуществом, как только мы больше узнаем о потребностях определенной системы или существа… или дизайна. В любом случае, давайте детальнее рассмотрим предполагаемые дефекты дизайна человеческого глаза. В своей книге 1986 года, «Слепой часовщик», известный биолог-эволюционист Ричард Доукинс выдвигает это аргумент дефекта в дизайне глазе человека:

«Любой инженер естественно предположил бы, что фотоэлементы будут направлены к свету, а их провода будут направленными обратно к мозгу. Он высмеивал бы любое предположение, что фотоэлементы могут быть направленными от света, а их провода, остались на стороне, наиболее близко расположенной к этому свету. И все же, точно так это происходит во всех сетчатках позвоночных. Каждый фотоэлемент, в действительности, подключен «задом наперед», а его провод торчит в сторону, наиболее близкой к свету. Провод должен двигаться по поверхности сетчатки к месту, где он проходит через отверстие в сетчатке (так называемое «слепое пятно»), чтобы затем присоединиться к оптическому нерву. Это означает, что свет, вместо того чтобы без препятствий проходить к фотоэлементам, должен преодолеть массу соединенных проводов, и, по-видимому, испытывает некоторое ослабление и искажение (фактически, не очень большое, но, тем не менее, это является принципом, который оскорбил бы любого мыслящего инженера). Я не ожидаю точного объяснения этого странного положения дел. Соответствующий период эволюции произошел так давно». 3

Рисунок 1. Два расположения фоторецепторов. Стрелки указывают направление света.

Доказательство Доукинса, определенно, кажется интуитивным. Тем не менее, проблема с доверием интуиции такова, что интуиция сама по себе не научна. Много хорошо продуманных гипотез в статьях, кажется, не имеют дефектов, но если провести испытания, то оказывается, что они не так хорошо функционируют, как предполагали. Возникают непредвиденные проблемы и затруднения. Новые и прогрессивные решения, ранее не упоминавшиеся, стали существенными для достижения желаемого функционирования. Проблема Доукинса не в обосновании интуицией, а скорее в недостатке проверки его гипотезы. Она может казаться сколь угодно обоснованной до тех пор, пока Доукинс не будет иметь возможности проверить свои предположения, чтобы в действительности увидеть насколько «перевернутая» конструкция сетчатки лучше «неперевернутой» для потребностей человека. Эта гипотеза остается непроверенной, и поэтому не поддерживается научным методом. Кроме этой проблемы существует еще одна: даже если бы Доукинс доказал с научной стороны, что перевернутая сетчатка на самом деле более необходима для человеческого зрения, это все еще не опровергло бы дизайн с научной точки зрения. Как мы писали выше, нахождение дефектов в дизайне согласно собственному пониманию или потребности не доказывает ложность гипотезы, утверждающей, что этот дефектный дизайн был, не смотря ни на что, создан.

Поскольку дизайнер не был исключен этим аргументом Докинса, натуралистическая теория эволюции не является автоматическим дефолтом. Насколько бы правдивой не казалась бы теория эволюции, она не поддерживается научно без тестирования. Это именно то, что должны эволюционисты обеспечить, и это именно то, чего не хватает. Сила теории дизайна остается не в ее возможности проявлять совершенство в дизайне, а в ее возможности указывать на статистическую невозможность натуралистического метода для объяснения сложности жизни, которая очевидна в такой структуре, как человеческий глаз. Предполагаемые дефекты не устраняют этого статистического вызова эволюционным теориям. Ошибка Доукинса заключается в предположении, что размышления, знания и мотивация всех дизайнеров похожи на его размышления, знания и мотивацию. Проблемы Доукинса далее обостряются его собственным признанием, что перевернутая сетчатка прекрасно функционирует. Его аргумент обсуждает не технические неисправности перевернутой сетчатки, а касается эстетики. Перевернутая сетчатка не кажется ему правильной, не смотря на тот факт, что она используется животными, обладающими наиболее острыми в мире зрительными системами (формирующими изображение).

Неперевернутая против перевернутой

Наиболее развитые неперевернутые сетчатки в мире принадлежат осьминогу и кальмару (головоногим). Средняя сетчатка осьминога содержит 20 миллионов клеток-фоторецепторов. Средняя человеческая сетчатка содержит примерно 126 миллионов клеток-фоторецепторов. Это ничто по сравнению с птицами, у которых в 10 раз больше фоторецепторов и в 2-5 раз больше колбочек (колбочки определяют цвет), чем у людей. 4, 5 В сетчатке глаза человека есть место, которое называется «центральной ямкой». Ямка является центральным местом в центральной части человеческой сетчатки, называемой пятном. В этой области у людей намного большая концентрация фоторецепторов, особенно колбочек. Также, кровяные сосуды, нервные и ганглиозные клетки расположены в ней таким образом, что они не размещаются между источником света и клетками фоторецепторов, тем самым, устраняя даже эту незначительную помеху непосредственному проходу света. Это создает область высокой визуальной резкости с уменьшением визуальной резкости к периферии человеческой сетчатки. Колбочки в пятне (и в любом другом месте) также имеют пропорцию 1:1 по отношению к ганглиозным клеткам. Ганглиозные клетки помогают предварительно обрабатывать информацию, полученную от фоторецепторов сетчатки. Что касается палочек сетчатки, одна ганглиозная клетка получает информацию от множества, даже сотен клеток-палочек, но с колбочками, наибольшая концентрация которых находится в пятне, дело обстоит по-другому. Пятно обеспечивает информацию, необходимую для максимальной детализации изображения и, полученная с помощью периферийных участков сетчатки информация помогает обеспечивать как пространственную, так и контекстуальную информацию. По сравнению с периферией, пятно в 100 раз более чувствительно к мельчайшим деталям, чем остальная часть сетчатки. Это дает возможность человеческому глазу фокусироваться на определенном участке в поле зрения, не будучи сильно отвлеченным периферийным зрением. 6

Рисунок 3. Строение сетчатки.

Сетчатки птиц, с другой стороны, не имеют пятна или ямки, расположенных центрально. Зрительная резкость равна во всех областях. Сетчатки осьминога также не имеют центрально расположенной ямки, но у них есть то, что называется линейным централисом. Он формирует диапазон высшей резкости горизонтально вдоль сетчатки осьминога. Уникальной особенностью глаз осьминога является то, что, не смотря на положение их тела, их глаза всегда поддерживают одну и ту же позицию относительно гравитационного поля Земли, используя орган равновесия статоцист. Причина этого кроется в том факте, что в сетчатке осьминога размещены определения горизонтальных и вертикальных проекции в полях их зрения. 7 Это предвиденный способ оценивания горизонтальности и вертикальности. Осьминоги используют данную способность не для создания изображения, как это делают позвоночные, а для того, чтобы замечать модели движений. Интересно то, что, не зависимо от формы объекта, осьминог отвечает на конкретные движения, похожие на движения жертвы, так как если бы это действительно была жертва. Тем не менее, если их обычная жертва не двигается, осьминог не реагирует на отсутствие движения. 8, 9 В этом аспекте, зрение осьминога похоже на сложные глаза насекомых. В действительности, глаз осьминога рассматривается, как сложный глаз с единственной линзой. 10 В некоторых других отношениях, он также более простой в процессе обработки информации, чем глаз позвоночных. Фоторецепторы состоят только из палочек, и информация, передаваемая ими, не проходит сквозь какой-нибудь вид периферийной обработки ганглиозными клетками. 11 Глаза осьминога устроены не для того, чтобы воспринимать мельчайшие детали, но для восприятия схем и способов движения, устраняя, таким образом, потребность в очень высокой обработке, которая наблюдается в глазах человека и позвоночных.

Рисунок 4. Центральная ямка сетчатки.

Рисунок 5. Строение фоторецептора (палочки).

Каждый день палочки и колбочки сбрасывают примерно 10% своих сегментированных дисков. Среднее число дисков у палочек составляет от 700 до 1000, у колбочек – 1000-1200. 16 Это само по себе создает потребность в обмене веществ в клетках ПЭС, которые должны перерабатывать большое количество сброшенных дисков. К счастью, им не нужно далеко перемещаться, чтобы достичь клеток ПЭС, поскольку они обрушиваются с конца фоторецептора, который непосредственно контактирует со слоем клеток ПЭС. Если бы эти диски сбрасывались в обратном направлении (к линзам и роговице), то их высокий уровень сбрасывания, в результате, создал бы мрачное затемнение перед фоторецепторами, которое не очищалось бы настолько быстро, как это было бы необходимо для поддержания высокого уровня визуальной четкости. Высокий уровень переработки поддерживает высокий уровень чувствительности фоторецепторов. Клетки ПЭС также содержат изомеразу ретинола (витамина А). Трансретинал должен превратиться обратно в 11-цисретинал в визуальном молекулярном каскаде. С помощью витамина А и ретинальной изомеразы клетки ПЭС способны выполнять эту задачу, перенося затем такие обновленные молекулы обратно к фоторецепторам. 17 Интересно, что клетки ПЭС в сетчатках головоногих не имеют ретинальной изомеразы. 18 Тем не менее, сетчатки всех позвоночных все же обладают этим важным энзимом. Описанные выше функции требуют большого количества энергии. И клетки ПЭС так же, как и клетки фоторецепторов, должны быть максимально приближены к хорошему кровяному снабжению, что и наблюдается в действительности. Как подразумевает само их название, клетки ПЭС пигментированы очень темным черным цветом, который называется меланином. Меланин поглощает рассеивающийся свет, тем самым, предотвращая побочное отражение фотонов и косвенную активацию фоторецепторов. Это значительно помогает в создании четкого/резкого изображения на сетчатке. Для некоторых позвоночных, таких как, к примеру, кошка, существует отличающаяся система, у которой в наличии имеется отражающий слой, позволяющий лучше видеть в темноте (в шесть раз лучше, чем люди), но плохо в дневное зрение. 19

Итак, мы видим, что перевернутые сетчатки имеют, по крайней мере, минимальные, если не существенные преимущества, основанные на потребностях их владельцев. У нас также имеется доказательство, что наилучшие глаза в мире для определения изображения и его интерпретации – это всегда глаза с «перевернутой» сетчаткой, у которых есть ретинальная организация. Касательно недостатков в общем, то они не имеют практического значения по сравнению с соответствующими функциями. Даже Докинс признает, что это неудобство является в основном эстетическим. Рассмотрите следующее утверждение Докинса:

«За одним исключением, фотоэлементы всех глаз, которые я успел проиллюстрировать, располагались спереди нервов, что соединяли их с мозгом. Это очевидно, но не универсально. Земляной червь, …предположительно, содержит свои фотоэлементы на неправильной стороне соединяющих нервов. То же делает и глаз позвоночных. Фотоэлементы направлены в обратную сторону от света. Это не так глупо как кажется. Поскольку они очень маленькие и прозрачные, то не столь важно, куда они направлены: большинство фотонов будут направляться прямо и затем проходить сквозь ряд помех, нагруженных пигментами, которые ждут, чтобы их поймать». 20

Ошибка предположения

Заявление, что человеческий глаз является доказательством недостатка заботливого дизайнера, по моему мнению, звучит немного самонадеянно. В особенности это становиться очевидным, когда рассматривается тот факт, что лучшая современная наука и инженерия не произвели даже доли способности вычисления и изображения человеческого глаза. Тогда как же мы можем, не зная столь многого о чудесах сложного функционирования, надеяться на точную оценку способности или логики того, что находиться за пределами наших возможностей? Как кто-то может, даже приблизительно не понимая предмет, который он рассматривает, и, не имея и близко возможности создать что-либо подобное, критиковать и унижать работу, которая вне его понимания? Это выглядит так, как будто бы шестилетний ребенок пытается объяснить архитектору, как тому лучше сконструировать дизайн небоскреба или же пытается своим детским умом оценить работу профессионала, рассуждая на тему, какой из его домов «лучше» остальных. Пока Докинс или кто-либо другой не сможет сделать что-то, хотя бы приблизительно похожее и не уступающее или даже превосходящее по характеристикам человеческий глаз, я бы посоветовал им обратить внимание на нелепость их усилий делать оценочные суждения вещей, стоящих вне пределов их возможностей.

Выявляя дизайн

Если бы люди достигли или превзошли когда-нибудь этот уровень творчества и гениальности и смогли бы экспериментально доказать существование действительных дефектов в функции человеческих глаз и других подобных систем, то исключило ли бы это доказательство существование дизайнера? Нет. Интуитивно, такая сложность, которую мы наблюдаем у живых существ, свидетельствует в пользу дизайна тем, что имеет очевидное проявление дизайна. Ричард Докинс действительно признает это в названии своей книги «Слепой часовщик». Для тех, кто хочет предложить естественный механизм объяснения сложности, бремя доказательства не может ослабиться посредством ссылок на предполагаемые «дефекты» дизайна. Наилучшее, что могли бы сделать эволюционисты для опровержения теории дизайна, так это продемонстрировать некоторые реальные примеры эволюции в действии, где действует чисто натуралистический механизм, создавая относительно сложную функцию взаимодействующих частей. Мне же остается еще это увидеть. В настоящее время же теория эволюции представлена основывающейся только на корреляции и умозаключениях, но не на действительной демонстрации. А мне, как и многим мыслящим людям, в качестве доказательства этой теории, нужно представить эволюцию «неснижаемо сложной» системы, где данная функция требует больше нескольких сотен четко определенных аминокислотных «частей», которые взаимодействуют в одно и то же время. Например, жгутиковая бактериальная система подвижности требует нескольких тысяч четко определенных аминокислот в форме двух дюжин индивидуальных протеинов, действующих одновременно в полной гармонии. Конечно, существует много различных возможных бактериальных систем подвижности, но все они требуют нескольких тысяч четко определенных аминокислот, действующих одновременно, перед тем как будет выполнена функция подвижности. Никогда раньше не наблюдалась эволюция такой функциональной сложности посредством любого натуралистического процесса.

Если внимательно посмотреть на среднее количество времени, необходимого для эволюции такой разносторонней системы функционирования, Доукинсу и другим эволюционистам, скорее всего, придется долго ждать экспериментального подтверждения. Не удивительно, что гипотетические утверждения о дефектах дизайна так распространены.

Таким образом, эволюционисты остались с аргументом о дефектах дизайна – доказательством, которое основывается на предполагаемом понимании идентичности, мотивов и возможностей дизайнера. Такие аргументы доказывают не что иное, как высокомерие тех, кто их использует, особенно когда тот, кто выдвигает эти аргументы не может создать ничего, что хотя бы издалека походило на объект исследования.

Ссылки и примечания

1. Darwin, Charles. Origin of Species (1872), 6th ed., New York University Press, New York, 1988. Вернуться к тексту.
2. Behe, Michael J., Darwin’s Black Box, Simon & Schuster Inc., 1996. Вернуться к тексту.
3. Dawkins, R., 1986. The Blind Watchmaker: Why the ev >

Эволюция органа зрения

Зрительный анализатор человека сформировался в результате биологической эволюции всего живого на Земле.

Способностью воспринимать свет обладают растения: листья поворачиваются к свету, цветы распускаются и закрываются, подчиняясь световому режиму дня. Это — положительный гелиотропизм. Микробы, наоборот, проявляют отрицательный фототропизм.

Развитие глаза в филогенезе. У низших животных первичные органы зрения представляют собой скопления пигмента в цитоплазме покровных клеток. У дождевых червей обособленных глаз еще нет, но многочисленные клетки эпителия обнаруживают чувствительность к свету (рис. 2.1, а).

В глазу пиявок «зрительные» клетки уже объединяются в группы по 5—6 (рис. 2.1, б). Эти клетки располагаются в одной плоскости с покровом тела и имеют форму бокала. Какой-либо связи с нервными элементами эти образования еще не имеют, но они могут точно локализовать направление света.

У иглокожих, в том числе у морской звезды, имеется большое количество зрительных клеток в эпителиальном покрове и обнаруживаются клетки наподобие нейроэпителиальных, отростки которых объединяются в нервный ствол. Снаружи глаз имеет форму ямки, прикрытой покровным эпителием (рис. 2.1, в).

Строение глаза кольчатых червей еще более сложно. Он имеет вид эллипсовидной полости, заполненной первичным стекловидным телом. Световоспринимающие концы нейроэпителиальных клеток глаза обращены к потоку света. Между чувствительными нейроцитами располагаются поддерживающие клетки — сустентоциты. Глаз залегает под кутикулой тела червя. Он пе имеет хрусталика, но по своему строению сложнее, чем глаз пиявки и морской звезды (рис. 2.1, г).

У моллюсков, в том числе у улитки, в процессе эволюции глаз «получил» принципиально новое строение, появились более совершенные функциональные возможности. У улитки, стоящей на сравнительно низкой ступени филогенетического развития, свободные окончания световоспринимающих клеток повернулись от света к слою однорядного пигментного эпителия (рис. 2.1, д). Возникла принципиально новая система восприятия света, опосредованная через фотохимический процесс. Такая схема расположения светочувствительных элементов представляет собой инвертированный (перевернутый) тип сетчатки, который имеется у всех высших организмов, в том числе у человека.

У позвоночных в формировании глаза принимают участие не только клетки покровного эпителия и мезодермы, но и нейроэктодермальные клетки, из которых образуется головной мозг. По мере усложнения общего строения организма под влиянием изменяющихся условий внешней среды возникает связь глаза с головным мозгом, совершенствуется зрительная функция, появляется возможность точного восприятия предметов окружающего мира. Орган зрения обретает защитный аппарат в виде век и слезных органов (рис. 2.1, е).

Глаз человека как парный орган сформировался в процессе эволюции и является периферической частью зрительного анализатора. Отдельно сформировались проводящие пути, включающие зрительные нервы, хиазму и два зрительных тракта. Третья важнейшая часть зрительного анализатора человека возникла в виде подкорковых центров и корковых образований в затылочной доле большого мозга, в области ее шпорной борозды. Зрительный анализатор человека воспринимает световую энергию в диапазоне от 380 до 800 нм, определяет направление света, его энергию, спектральный состав и поляризацию световых волн в указанном диапазоне.

В филогенетическом аспекте самой первой, наиболее древней функцией органа зрения является светоощущение, наиболее сложной — психофизиологическая функция бинокулярного зрения. В процессе эволюции она появилась позднее других зрительных функций и отмечается только у приматов. Этому способствовала анатомическая особенность строения черепа — два глаза расположены в одной фронтальной и одной горизонтальной плоскостях. Поля зрения правого и левого глаза стали совмещаться.

Развитие и совершенствование зрительного анализатора человека происходили в процессе эволюции на протяжении тысячелетий (филогенетическое развитие) и осуществляются в индивидуальном эмбриогенезе на основе общего биогенетического закона (онтогенетическое развитие). В 1866 г. немецкий зоолог Геккель сформулировал общебиологический закон: онтогенез есть быстрое и краткое повторение филогенеза.

Развитие глаза человека в онтогенезе. Зачатки глаза у зародыша человека появляются очень рано. Они возникают из той же части эктодермальной бороздки, из которой затем развиваются мозговые пузыри и формируется головной мозг. Эти зачатки получили название «глазные ямки» (рис. 2.2, а).

Из них образуются первичные глазные пузыри, которые растут, перемещаются и принимают боковое положение на стенке эктодермальной мозговой трубки (рис. 2.2, б). Эта стадия определяется в конце 3-й педели развития зародыша при его длине всего в 3 мм. В конце 4-й недели развития эмбриона первичные глазные пузыри превращаются во вторичные (рис. 2.2, в), состоящие из двух слоев (рис. 2.2, г). Второй слой (внутренний) образуется в результате погружения части наружной стенки внутрь глазного пузыря. Глазной бокал формируется благодаря быстрому росту задних и боковых частей первичного глазного пузыря. Быстро растущие клетки накрывают переднюю и нижнюю части глазного бокала, в результате чего образуется зародышевая щель глаза. В эту щель входит мезодерма, из которой формируются первичное мезодермальное стекловидное тело и сосудистая сеть хориоидеи (рис. 2.2, д). Из эктодермы, втягивающейся в полость глазного бокала, образуется зачаток хрусталика. На 5—6-й неделе развития происходит закрытие зародышевой глазной щели. Вокруг хрусталикового пузырька формируется сосудистая сумка, обеспечивающая рост волокон внутри хрусталика из удлиняющихся эпителиальных клеток. Первичное мезодермальное стекловидное тело также пронизывается сосудами. Возникает закладка роговицы и первичного нейроэпителия.

При длине эмбриона 17—19 мм (7-я неделя развития) нервные волокна, идущие от ганглиозных клеток периферических отделов сетчатки, входят в канал зрительного нерва. Продолжают развиваться хрусталик и радужка, происходит закладка век и поперечнополосатых мышц глаза. На 8-й неделе в закладке глаза эмбриона развивается склера, формируются зрительный нерв, зрительный тракт и частичный перекрест волокон в хиазме. На 10-й неделе развития зародыша нейроэпителиальные клетки дифференцируются на палочки и колбочки. В то же время возникает цилиарное тело — его мышца и отростки. На 12-й неделе завершается полный период развития эмбриона.

Вирусные и эндокринные заболевания матери, прием химических веществ (алкоголь, стероиды, нестероидные противовоспалительные средства) в период развития эмбриона оказывают на него эмбриотоксическое и тератогенное действие: возникают типичные поражения глаза катаракта (обычно двусторонняя), микрофтальмия, гидрофтальм, изменения в сетчатке.

После 12 нед развивающийся организм называют плодом. Последующие месяцы жизни плода характеризуются тонкой дифференцировкой всех тканей и окончательным формированием функциональных систем. Ко времени окончания эмбрионального периода уже имеются ганглиозные клетки в той области, где позже образуется желтое пятно. Затем возникает слой нервных волокон, из которых формируется центральный пучок зрительного нерва, дифференцируются внутренний, безъядерный и плексиформный слои, появляются артерии сетчатки. На V месяце возникает наружный межъядерный слой, формируются фоторецепторы, определяются слезные пути, которые уходят в носовую полость. К концу VI месяца оформляется центральная ямка сетчатки. К этому сроку слой пигментного эпителия сетчатки уже хорошо развит. На VII месяце исчезают мембрана, закрывающая зрачок, и артерия стекловидного тела.

В течение 8-го месяца внутриутробной жизни плода происходит развитие решетчатой пластинки зрительного нерва. Вместе с тем исчезает сосудистая сумка хрусталика. На IX месяце образуются миелиновые чехлы волокон хиазмы и зрительного нерва и полностью исчезают сосуды стекловидного тела.

В процессе онтогенеза в первую очередь избирательно созревают те части органа или системы, которые участвуют в приспособительной деятельности плода и новорожденного. С этим связана гетерохрония (разновременность) в закладке, темпах развития и созревания разных систем организма и даже разных частей одной системы. У новорожденного наиболее созревшими являются органы, обеспечивающие сосание и хватательный рефлекс.

В зрительной системе цитологическая дифференцировка клеток ретикулярной формации среднего мозга, воспринимающих свет, происходит раньше, чем формируются клетки периферической части зрительного анализатора. У всех позвоночных и человека закладка органа зрения происходит раньше, чем закладка внутренних органов и сердечно-сосудистой системы. Окончательное развитие глазного яблока, формирование оптической системы и совершенствование зрительных функций продолжаются после рождения ребенка.

grraen

Алексей Якименко

Противники дарвиновской теории эволюции часто в качестве аргумента приводят глаз — как слишком сложную систему, которая вряд ли могла возникнуть в результате ряда небольших усовершенствований, передававшихся по наследству в течение миллионов лет.

Что касается глаз. Эволюция неспособна создать наилучший из возможных проектов, нередко ей приходилось выбирать из множества зол меньшее. Примером этого может служить то, что наши глаза имеют несколько фундаментальных недостатков.

«Свет, проникая в глаз позвоночного, проходит сквозь желеобразное стекловидное тело и попадает на фоторецепторы сетчатки. Но нейроны сетчатки на самом деле обращены назад, как будто мы пытаемся рассмотреть собственный мозг. Так что свету, прежде чем попасть на нервные окончания, способные его регистрировать, необходимо преодолеть несколько слоев нейронов и плотную сеть капилляров.
После того как свет все же попадает на обращенные назад фоторецепторы сетчатки, им (фоторецепторам) приходится посылать сигналы обратно через все слои сетчатки к передней части глаза. Одновременно нейроны обрабатывают сигнал и делают изображение резче. Верхний слой нейронов сетчатки соединен со зрительным нервом, который располагается на ее поверхности. Сам нерв, направляющийся назад к мозгу, пронизывает все слои нейронов и капилляров.
Получается, что вся эта конструкция «спроектирована глупейшим образом», как резко, но справедливо выразился биолог эволюционист Джордж Уильяме. Слои нейронов и капилляров играют роль светофильтра и снижают интенсивность света, попадающего в конце концов на фоторецепторы. Чтобы скомпенсировать ослабление сигнала, наш глаз совершает непрерывные крохотные движения и заставляет изображение предмета, который мы видим, двигаться по сетчатке. Мозг затем обрабатывает множество нечетких картинок, убирает помехи и выстраивает четкое изображение.
Еще один недостаток – способ, при помощи которого нейроны сетчатки соединяются со зрительным нервом на ее поверхности. Зрительный нерв блокирует часть входящего света и создает в каждом глазу слепое пятно. Эти слепые пятна не мешают нам видеть только потому, что мозг совмещает изображения от обоих глаз, нейтрализует оба слепых пятна и создает полную картинку.
Еще одна не слишком удачная часть конструкции глаза – способ крепления сетчатки. Фоторецепторы снабжены тончайшими и очень нежными нервными окончаниями, и их нельзя прочно закрепить на надежном основании. Вместо этого они достаточно свободно прикрепляются к особому слою клеток, который выстилает всю стенку глаза, – к пигментному эпителию сетчатки. Пигментный эпителий играет в работе глаза важную роль. Он поглощает лишние фотоны так, чтобы они не отражались от глазного дна и не попадали вновь на фоторецепторы, размывая картинку В нем также проходят кровеносные сосуды, которые снабжают сетчатку питательными веществами и уносят отходы, когда сетчатка избавляется от старых отработавших фоторецепторов. Но связь между пигментным эпителием и сетчаткой очень хрупка и ненадежна, что делает наши глаза чрезвычайно чувствительными. Резкий удар в голову – и сетчатка может просто оторваться от основы и беспорядочно перемещаться внутри глаза.
Но ведь глаз может прекрасно функционировать, имея другую форму! Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить глаз позвоночного с глазом кальмара. Глаз кальмара – настолько мощное оптическое устройство, что позволяет его хозяину видеть добычу почти в полной темноте. Он тоже – как и глаз позвоночных – имеет сферическую форму и снабжен линзами, но свету, проникшему в глаз и попавшему на его внутреннюю стенку, не приходится пробиваться сквозь путаницу обращенных назад нейронов. Вместо этого свет сразу попадает на огромное количество светочувствительных окончаний зрительного нерва кальмара. Зрительные сигналы от нервных окончаний идут прямо в мозг кальмара; им не приходится возвращаться назад и вновь преодолевать на пути слои нейронов.
Чтобы разобраться в недостатках глаза позвоночных (равно как и в его достоинствах), биологи эволюционисты обращаются в прошлое, к его истокам. Лучшие указания на раннюю эволюцию глаза позвоночных исходят все от того же ланцетника, нашего ближайшего беспозвоночного родича. Нервный тяж ланцетника представляет собой трубку, а выстилающие ее изнутри нейроны снабжены волосяными выростами, которые называются ресничками. На переднем конце трубки имеются нейроны, выполняющие роль светочувствительного пятна глаза. Как и другие нейроны ланцетника, эти светочувствительные клетки обращены внутрь; из этого следует, что они регистрируют только свет, отраженный от противоположной стенки полупрозрачного тела ланцетника и попавший внутрь трубки.
Сразу перед светочувствительными нейронами нервная трубка заканчивается, причем клетки, выстилающие ее передний конец, содержат внутри себя темный пигмент; ученые подозревают, что этот слой темных клеток работает как щит, заслоняя свет с передней стороны ланцетника. А поскольку свет попадает на светочувствительное пятно не со всех направлений, ланцетник может использовать этот орган для ориентации в воде.
Терстон Лакалли, биолог из канадского Университета Саскачевана, обнаружил замечательное сходство между строением светочувствительного пятна ланцетника и строением глаза у зародыша позвоночного. Первоначально мозг позвоночного формируется как полая трубка, очень похожая на нервную трубку ланцетника; как у ланцетника, нервные клетки в ней обращены внутрь. Затем стенки трубки образуют на переднем конце два выроста наружу, напоминающие пару рогов; из этих выростов и развиваются глаза. На кончике каждого «рога» формируется чашевидное углубление, на внутренней поверхности которого размещаются нейроны сетчатки, по прежнему обращенные нервными окончаниями внутрь. Внешнюю поверхность захватывают пигментные клетки.
Если вскрыть глазную чашу и рассмотреть распределение клеток, обнаружится та же топография, что и в светочувствительном пятне ланцетника. Нейроны сетчатки все также смотрят внутрь, в центральную полость нервной трубки. Палочки и колбочки сетчатки представляют собой высокоразвитые варианты ресничек ланцетника. Нервная трубка в эмбрионе позвоночных продолжает развиваться, и в конце концов светочувствительные элементы оказываются обращенными к задней стенке глаза. Более того, нейроны сетчатки в зародыше позвоночных по прежнему располагаются между пигментными клетками и зрительным нервом – точно так же, как в голове ланцетника.
Сходные черты и родственные связи такого рода лучше всего видны на самых ранних стадиях развития эмбриона. Чем больше он развивается, тем труднее становится увидеть сходство. Стенки глазной чаши так истончаются, что со временем клетки внутренней и внешней ее сторон начинают соприкасаться. В результате возникает особая, чувствительная связь между сетчаткой и пигментным эпителием.
Сходство между глазами эмбриона и светочувствительным пятном ланцетника помогает представить и понять, почему наши глаза так странно устроены. Светочувствительное пятно нашего ланцетникоподобного предка эволюционировало в пару чашевидных фотодетекторов, отходивших в стороны от нервной трубки. Чашевидная форма позволяла им захватывать больше света, чем плоское светочувствительное пятно. Постепенно чаша замкнулась в сферический глаз, который уже мог формировать на сетчатке изображение. Но поскольку исходным материалом для глаза позвоночных послужила конструкция светочувствительного пятна ланцетника, он так и остался с нейронами, обращенными прочь от входящего света.
Строение светочувствительного пятна у предков позвоночных серьезно ограничило формы, которые позже мог принять их глаз. Эволюция лишь приспособила, как смогла, анатомию ланцетника к дальнейшим, куда более серьезным задачам. Ради того, чтобы получить вместо светочувствительного пятна полноценный глаз, нам приходится мириться и со слепыми пятнами, и с риском отслоения сетчатки, и с ограниченностью света. Тем не менее преимущества, которые дает нам способность формировать изображения, перевешивает все неизбежные недостатки конструкции глаза.
После появления базовой конструкции глаза – с линзой, желеобразной структурой и обращенной назад сетчаткой – многие линии позвоночных продолжали эволюционировать и развили у себя новые варианты глаза, способные лучше работать в какой то конкретной среде. К примеру, у трех линий рыб в процессе эволюции независимо появились двойные глаза. Эти глаза снабжены не одной, а двумя линзами; когда рыба плавает по поверхности воды, один ее «зрачок» обращен вверх, в воздух, а второй – вниз, в воду. Форма верхней части глаза приспособлена к тому, чтобы фокусировать свет, проникающий из воздуха, а нижняя идеально адаптирована к оптическим свойствам воды.
Тем временем некоторые позвоночные на суше – к примеру, птицы и приматы – развили у себя необычайно мощное зрение. У них появилось плотное скопление фоторецепторов в небольшой области сетчатки, известной как зрительная ямка; нейроны, которые в обычных условиях преграждают путь входящему свету, здесь расступаются. Тем не менее, несмотря на все инновации, сетчатка позвоночных остается обращенной назад. Благодаря эволюционным ограничениям в течение 530 млн лет наши дети никогда не будут видеть как кальмары».
[Карл Циммер «Эволюция. Триумф идеи»]

Всё о зрении

Человеческий глаз способен видеть при освещении в несколько фотонов и при прямом солнечном свете. Он способен фокусироваться всего за треть секунды. Благодаря этому и за счет особенностей строения (о которых речь пойдет дальше) глаз считается одним из самых сложных органов организма. Что это? Результат эволюции или невероятное стечение обстоятельств? Попробуем разобраться в этом.

Эволюция органа зрения глазами Дарвина

Некоторые ученые считали идею эволюции органа зрения крайне абсурдной. Но так ли это на самом деле? Чарльз Дарвин предложил свое объяснение механизма эволюции. Он считал, что если орган зрения непрерывно изменяются, то эти изменения наследуются. А значит, сложнейший орган зрения мог быть создан в таком виде, каким мы его сейчас наблюдаем, путем естественного отбора. Он проанализировал строение органа зрения многих существ, а также показал изменения в структуре глаза — начиная с самых простых и заканчивая сложнейшими организмами.

Эволюция человеческого глаза началась более 500 000 000 лет назад. Именно тогда началось развитие светочувствительного пятна, состоящего из нескольких клеток у простейшего организма. Пятно помогало отличать свет от тьмы. И хотя оно не могло определять расстояние или изображение, но именно с него началось развитие глаза. В пользу эволюции говорит тот факт, что для того, чтобы пятно развивалось и со временем превратилось бы в пятно у планарии (плоского червя) или обычный глаз рыбы, потребовалось бы развитие множества компонентов и систем организма.

Для каждого из компонентов необходимо наличие протеинов (белков), которые выполняли бы особые функции. Эти функции должны закрепляться в ДНК существа. Существование подобных веществ означает, что во взаимодействие и процесс эволюции вовлекается система других протеинов или генов со своей функцией. Без них зрение невозможно.

Эволюция – на пути к совершенству

Человеческий глаз не претендует на совершенство хотя бы потому, что он не идеален. А значит, глаз – это результат эволюции. С другой стороны, то, что мы считает дефектом дизайна, на самом деле может оказаться весьма полезным. Какие же дефекты дизайна человеческого глаза мы знаем?

Биолог Ричард Доукинс в своей книге «Слепой часовщик» справедливо утверждал, что с точки зрения фотоинженерии, фотографические элементы должны быть направлены к свету, а провода, связывающие элементы с органом воспроизведения и анализа – к мозгу (в нашем случае). Если элементы подключены «задом наперед», а провода располагаются на стороне, близкой к свету, свет преодолевает их массу, ослабляется и искажается. С точки зрения Доукинса , это эстетически не правильно. Однако это предположение не объясняет того, почему подобная система успешно используется позвоночными в течение долгих лет. Но тот же Доукинс добавляет, что различие несущественно, ведь большинство фотонов направляются прямо и в любом случае будут пойманы глазом.

О сетчатке глаз различных животных

Самые развитые неперевернутые сетчатки глаза принадлежат головоногим – кальмару и осьминогу. Сетчатка осьминога содержит 20 000 000 клеток-фоторецепторов. Но и это не предел. У человека их 126 миллионов, а у птиц – в 10 раз больше.

Сетчатка человеческого глаза содержит «центральную ямку». Это «центр центра» — место в «пятне» — центре человеческой сетчатки. Именно здесь больше всего фоторецепторов и колбочек. Все сосуды располагаются к ней таким образом, что создается область высокой визуальной резкости с постепенным уменьшением визуальной резкости к периферии сетчатки. А само пятно в 100 раз чувствительнее сетчатки. Это позволяет глазу человека сфокусироваться на определенном участке, не отвлекаясь на периферийное зрение.

Иначе дело обстоит с глазами птиц. Их сетчатка не имеет центральной ямки или пятна. Сетчатка осьминога также не имеет ямки, но у осьминога есть линейный централис. Этот орган формирует диапазон резкости вдоль сетчатки. Глаз осьминога имеет еще одну особенность. Используя статоцист (орган равновесия), глаз всегда поддерживает одну позицию относительно гравитационного поля Земли.

Энергозатраты на поддержание такого сложного органа весьма велики. Так, потребление кислорода сетчаткой глаза (из расчета на один грамм ткани) на 50 % больше, чем в печени, и на 600 % больше, чем в сердечной мышце (миокарда). Близость фоторецепторов к капиллярам и отсутствие на их пути нервов обеспечивает быструю поставку питательных веществ и выводит отходы.

Впервые зрение появилось около 540 000 000 лет назад. Эволюционный процесс был сложным. Сначала у одноклеточного эвглены зелёной появилось светочувствительное пятно – «глазок». Способность различать свет для эвглены было жизненно необходимым. По мере усложнения жизни и появления новых видов эволюционировал и глаз.

Так, происходила группировка светочувствительных клеток в виде «пятна». С помощью него организм мог оценить передвижения хищника. С появлением глазных пятен у медуз (около 500 млн. лет назад), эти организмы могли ориентироваться в пространстве.

У ресничных червей появляется уже два пятна, и каждое из них содержит тысячи фоточувствительных клеток. Эти пятна лишь наполовину погружены в чашку пигмента – прообраза современного глаза. Постепенно образуется желобок, так называемый «бокал глаза». Например, это можно увидеть у речных улиток. Видимость таким глазом как через матовое стекло.

Происходит повышение остроты зрения по мере сужения наружного отверстия глаза. У моллюска наутилус глаз размером 1 сантиметр содержит миллионы клеток, но все равно улавливает мало света.

На определенном этапе эволюции появилось два органа зрения. Один позволял видеть мир в светлых красках. Другой позволял различать очертания предметов. Именно от второго и происходит человеческий орган зрения. Чуть позднее происходит формирование прозрачной пленки, которая защищает зрачок от загрязнения и меняет его способность преломления света. Так появляется первый хрусталик. Чем он больше – тем острее взор.

Глаз оказывается настолько совершенным органом, что природе понадобилось изобрести его дважды, отдельно для беспозвоночных и для позвоночных. Процесс развития тоже был различным. В случае с моллюсками глаз произошел из эпителия, а в случае с человеком – из эпителия (роговица и хрусталик) и нервной ткани (стекловидное тело и сетчатка). Есть также третий, фасеточный глаз. Он более сложный и состоит из множества омматидиев (отдельных глазков). Этим глазом обладают трилобиты, насекомые, ракообразные и некоторые беспозвоночные.