Парные глаза позвоночных эволюционировали из единственного теменного глаза древнего предка
Глаза человека и других позвоночных животных развились из единственного срединного светочувствительного органа, располагавшегося на макушке ранних хордовых. Биологи выяснили, что наши предки полностью утратили изначальное зрение при переходе к роющему образу жизни. Когда потребность видеть вернулась, эволюция разделила их теменной глаз надвое и сместила его части по бокам головы.
У животных есть два типа светочувствительных клеток: ресничные и рабдомерные. В ресничных клетках светочувствительные пигменты находятся на видоизмененных волосках-ресничках, а в рабдомерных — на микроворсинках, многочисленных складках клеточной мембраны. У первичноротых животных (например, насекомых и моллюсков) глаза образуются из наружных покровных тканей (эпидермиса) и состоят исключительно из рабдомерных клеток. Ресничные клетки у них спрятаны глубоко в мозге.
У позвоночных все устроено иначе: глаза не формируются из кожи, а выпячиваются напрямую из стенки эмбрионального мозга (нервной трубки). При этом сетчатка представляет собой генетическую «химеру»: свет в ней ловят ресничные палочки и колбочки, но сигнал в мозг они передают через рабдомерные нейроны. Долгое время биологи не могли объяснить, почему две чужеродные эволюционные линии объединились в одном органе.
Авторы обзорной статьи, опубликованной в журнале Current Biology, объединили данные молекулярной филогенетики, палеонтологии и анатомии, чтобы раскрыть механизм этого эволюционного парадокса. Ученые проанализировали результаты секвенирования РНК одиночных клеток у мышей и древнейших из ныне живущих рыб (миног). Они сопоставили транскриптомные профили клеток современной сетчатки с клетками шишковидной железы (эпифиза) — эндокринного органа, который у некоторых современных рептилий и амфибий до сих пор функционирует как непарный «третий глаз».
Анализ показал, что около 560 миллионов лет назад предки позвоночных (вторичноротые) перешли к донному образу жизни. Зарываясь в ил для фильтрации пищи, они полностью утратили первичные боковые глаза. От зрительной системы остался лишь непарный теменной орган, помогавший оценивать глубину погружения и отличать день от ночи. В нем уже присутствовали и ресничные, и рабдомерные клетки, но они работали независимо друг от друга.
Когда более поздние хордовые вернулись к активному плаванию и охоте, эволюция не стала воссоздавать эпидермальные глаза с нуля. Вместо этого срединный мозговой зрительный орган разделился и сместился на бока головы, став основой для сетчатки, а его остаток в центре мозга превратился в шишковидную железу. Глаза позвоночных как бы проросли из мозга в ходе эволюции.
В древнем теменном органе ресничные и рабдомерные клетки работали независимо друг от друга. Чтобы превратить его в полноценную сетчатку, эволюции потребовалось связать их в единую электрическую цепь. На эту роль подошли древние моторные клетки, которые когда-то просто перемешивали спинномозговую жидкость с помощью биения ворсинок. Теперь потомки этих клеток, биполярные нейроны, принимают сигнал от палочек и колбочек и передают его зрительному нерву.
Интересно, что шишковидная железа, родственница наших глаз, хотя больше и не улавливает свет напрямую, но реагирует на зрительные сигналы. Она вырабатывает гормон мелатонин и регулирует суточные ритмы организма, управляя нашими циклами сна и бодрствования.
Telegram 
Дзен 
VK Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии