Informacije

Da li oko hobotnice predstavlja ekvivalent fovee kod primata?

Da li oko hobotnice predstavlja ekvivalent fovee kod primata?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Radim na jednostavnom računarskom modelu oka primata: kao što znamo, on predstavlja centralni dio, foveu, koja je vrlo bogata receptorima u odnosu na periferiju oka. Pitam se ima li oko drugih vrsta, poput hobotnice, slične građe: središnja jama. Hvala


Da, oni imaju područje gusto zbijenih receptora, iako ne nalik tačkama kao ljudska fovea.

Talbot i Marshall (2011) izvršili su analizu topografije mrežnice kod tri vrste glavonožaca: sipe, lignje i hobotnice.

Prema autorima:

Utvrđeno je da sve vrste imaju povećanje gustoće fotoreceptora u vodoravnom nizu približno postavljenom na poziciju potencijalnog horizonta u staništu.

Evo slike iz istog lista:

Topografija retine svake od tri vrste u ovoj studiji: (a) S. plangon i (b) O. cyanea pokazuju istaknutu, horizontalno orijentisanu traku povećane gustine fotoreceptora preko horizontalnog ekvatora retine; (c) S. lessoniana prikazuje središnje pozicionirano područje povećane gustoće fotoreceptora.


Izvor: Talbot, C. i Marshall, J. (2011). Topografija retine tri vrste koleoidnih glavonožaca: značaj za percepciju polarizirane svjetlosti. Filozofske transakcije Kraljevskog društva B: Biološke nauke, 366 (1565), str. 724-733.


Uvod

Jedan od glavnih argumenata za postojanje kreatora je „argument iz dizajna“, zaključak koji znači da dizajn koji postoji u stvaranju dokazuje postojanje inteligentnog dizajnera. Darvinisti pokušavaju opovrgnuti argument dizajna dajući primjere za koje tvrde da su loš dizajn kako bi dokazali da živi svijet nije dizajniran već je rezultat slijepih, prirodnih i bezličnih sila. Ovo gledište profesor s Oxforda Richard Dawkins (1986.) naziva tezom o slijepom urarstvu. Slijepi urar se poziva na Williama Paleyja koji je to upotrijebio, baš kao što sat dokazuje urar, tako se i prirodni svijet dokazuje kao inteligentni kreator.


Top 5 sisara sa veličanstvenim vidom

Poput ptica, sisari u životinjskom carstvu, takođe, imajte sjajnu viziju. U ovom odeljku ćemo istražiti neke od najboljih sisara sa vrhunskim vidom.

1. Cheetah – najbolja vizija u bijegu

Mačke i oči#8217 neke su od najrazvijenijih u životinjskom carstvu.

Gepardi, najbrži sisari na Zemlji, također su poznati po tome što imaju viziju najbolje kvalitete. Postoji nekoliko aspekata vida geparda:

  • Zbog lokacije očiju imaju binokularni vid.
  • Gepardi mogu uočiti plijen udaljen do 5 km.
  • Kako bi podržali plijen tijekom potjere, gepardi imaju dodatne strukture u svojim vestibularnim regijama koje im pomažu da drže glavu ravno i zadrže fokus.
  • Gepardove suze upijaju sunčeve zrake i štite ih od zasljepljenja jakom svjetlošću.
  • Jedan od razloga zašto gepard ima najbolju viziju u porodici mačaka je taj što ove velike mačke imaju najveću gustoću fotoreceptorskih stanica u mrežnici od ostalih srodnika.
  • Za razliku od svojih ostalih srodnika mačaka, gepardi imaju slab noćni vid, jer su dnevni lovci.

Referenca: “Za geparde brzina je važna, ali i vid – Fond za očuvanje geparda Kanada”. Pristupljeno 12. decembra 2020. Link.

2. Domaća koza – najbolji panoramski pogled

Gotovo svi su se barem jednom u životu susreli s kozama. I mnogi su se vjerovatno isprva uplašili kozjih očiju.

Zaista, vizuelni sistem koze je jedinstven:

  • Za razliku od očiju većine sisara, njihove zjenice su vodoravne i pravokutne.
  • Retine koza su takođe u obliku pravougaonika.
  • Zbog ovog jedinstvenog oblika, koze mogu imati panoramski vid – njihovo vidno polje može doseći do 320-340 stepeni.
  • Koze mogu vidjeti i noću zbog posebnog sloja u očima koji se naziva tapetum lucidum. Ova struktura reflektira svjetlost koja dolazi u oči unatrag, “osvetljenje” polje.
  • Da bi bolje vidjeli dok pase, kozje oči mogu rotirati i kontrolirati svoju okolinu kada su ranjive.
  • Ova adaptacija panoramskog vida ima cijenu. Koze imaju ograničen vid boja. U mrežnicama imaju samo dvije vrste čunjeva i dešifriraju samo ograničen broj boja, uključujući ljubičastu, plavu, žutu, narančastu i zelenu. Ne mogu zaista protumačiti crvenu boju.
  • Koze su takođe izgubile dubinu vida.

Referenca: “ARHIV – Koze/ovce – Uporedni fiziologija of Vision”. Pristupljeno 12. decembra 2020. Link.

3. Bornean Tarsier – najistaknutije oči među sisarima

Tarsier je mali primat. Izgleda pomalo slično lemurima i aktivan je noću. Tarsier se lako prepoznaje po velikim, okruglim očima.

Ova funkcija ne postoji samo zbog ljupkosti – ovo je bitna prilagodba za njen noćni način života:

  • Za razliku od većine noćnih životinja, tarsieri nemaju specijalizirani sloj tapetum lucidum koji pomaže drugim životinjama kao što su sove, mačke i koze da vide noću.
  • Umjesto toga, u toku evolucija, tarsieri su razvili najveće oči među sisarima.
  • Kad bi ljudi imali oči tamnije proporcije, bili bi veličine velikih grejpova.
  • Tarsieri također imaju izuzetno veliku gustoću fotoreceptora u mrežnici, što je oko 2,5 puta više od ljudi.
  • Ove prilagodbe omogućuju tarsierima da noću efikasno love insekte i male gmazove.

Referenca: “Tarsier Naočale: alat za virtualnu stvarnost za doživljavanje optike mračno prilagođenog vizualnog sistema primata | Evolucija: obrazovanje i Outreach | Cijeli tekst ”. Pristupljeno 12. decembra 2020. Link.

4. Arktički sobovi i#8211 najbolje vizualne adaptacije za život u polarnim regijama

Kako arktički sobovi obično žive u arktičkim i subarktičkim regijama, suočavaju se s nekim jedinstvenim problemima vida. Žive u područjima prekrivenim snijegom duži vremenski period, a snijeg ima veliku refleksiju.

Takođe, regioni blizu Sjevernog pola imaju duže periode mraka i#8211 polarnih noći koji traju nekoliko mjeseci. To znači da jeleni moraju uvijek da se orijentišu u polumraku. Zbog toga jeleni imaju dvije adaptacije:

  • Njihov tapetum lucidum, reflektirajuća struktura tipična za sisavce aktivne noću, mijenja boju zimi. Na ovaj način jeleni imaju zlatnu boju ljeti i plavu boju očiju zimi.
  • Promjene u tapetum lucidumu zimi čine oči osjetljivijima na svjetlost u ovom periodu.
  • Oči irvasa mogu reagirati na UV svjetlo, kao i na standardne boje. To je korisna adaptacija, jer mnogi grabežljivci mogu biti neprimetni na redovnom svjetlu zbog njihovog bijelog krzna.
  • Na sreću, krzno ima i UV potpis, a to se može otkriti po očima jelena.
  • Kako UV svjetlo potencijalno može oštetiti oči, sobovi također imaju ugrađene zaštitne mehanizme koji im omogućavaju da relativno bezbedno vide talase ultraljubičastog zračenja.

5. Azijska vida sa kratkim kandžama i amfibijski vid#8211

Vidra je mali, uglađeni sisavac koji puno vremena provodi u vodi tražeći hranu.

Njihova vizija odražava sljedeće:

  • Vidre imaju kvalitetan vid i na kopnu i u vodi, iako je ipak bolji.
  • Vidri i amfibijski vid#8217 mogu biti mogući zahvaljujući specijaliziranom mehanizmu za fokusiranje.
  • Vidre imaju mišiće koji mijenjaju oblik rožnice, prilagođavajući se različitom ponašanju svjetlosti u vodi i zraku.
  • Vidre također imaju vid u boji, iako percipiraju ograničen broj boja.

Referenca: “Kako morski sisari mogu vidjeti pod vodom, a mi ne možemo? | Wildlife Online ”. Pristupljeno 12. decembra 2020. Link.


Diskusija

Broj kontiga i jedinstvenih gena je veći (skoro trostruko). Nautilus nego u lignjama. Jedna mogućnost za veći broj kontiga u Nautilus je da je pokrivenost čitanja RNA-seq premala za konstruisanje gena pune dužine Nautilus i rezultiralo ispucanim fragmentima istog gena. Kako ukupni iznosi Nautilus i RNA-seq lignje su gotovo jednaki, razlika u broju kontiga mogla bi proizaći iz nedovoljne pokrivenosti RNA-seq. Da bismo procijenili ovaj problem, koristili smo dva sljedeća pristupa. Prvo, ako je mali broj gena visoko eksprimiran i zauzima čitanje sekvenci, geni niske ekspresije obično nedostaju u podacima RNA-seq. Stoga smo provjerili raspodjelu frekvencija ekspresije gena za svaku vrstu. Brojali smo "Fragmenti po kilobazi transkripta na milion mapiranih očitavanja (FPKM)" 15, za svaki gen i nacrtali grafikon distribucije (slika S2). Prosječni FPKM za Nautilus veća je od one za lignje, a srednja FPKM za Nautilus manji je od lignje. Ovaj rezultat ukazuje na to da je udio visoko ekspresiranih gena veći u Nautilus i RNA-seq pokrivenost je nešto bolja kod lignji. Drugo, da bismo procijenili utjecaj RNA-seq pokrivenosti na pronalaženje slabo izraženih, ali važnih gena, poput transkripcijskih faktora, proveli smo sljedeće testove. Tražili smo EFTF -ove koji su neophodni za razvoj oka kod kralježnjaka. Tražili smo otx2, tbx3, pax6 i lhx2 u našim RNA-seq podacima, jer je već poznato da su ovi geni uključeni u razvoj oka kod mekušaca. Kao rezultat toga, utvrđeno je da su svi geni eksprimirani sa FPKM od 1,7

2.5. Ovi FPKM -ovi se ne razlikuju između Nautilus i lignje. Zatim smo sastavili kontige koristeći 1/4, 1/2, 3/4 nasumične skupove podataka čitanja sekvenci i izbrojali broj jedinstvenih homolognih gena u bazi podataka EST ljudskog oka. Kao što je prikazano na sl. S3, broj jedinstvenih homologa dobivenih na 3/4 podacima ekvivalentan je onom u kompletnom setu podataka, što ukazuje na to da je varijacija gena gotovo zasićena na nivou 3/4 skupa podataka. U zaključku, uprkos razlikama u pokrivenosti RNA-seq, naši podaci se mogu koristiti za otkrivanje nisko eksprimiranih gena u obje vrste.

Iz naših rezultata, čini se da su nizvodno geni i mreže kompleksa Pax6/Six3 izgubljeni u Nautilus zbog gubitka šestice3, što rezultira inaktivacijom procesa formiranja sočiva tokom Nautilus evolucija. Tako naši podaci podržavaju prvi scenario predstavljen u uvodu koji je najvjerovatnije Nautilus loza je izgubila sočivo i rožnicu i da je njegovo oko sa rupicama možda evoluiralo iz oka tipa kamere deregulacijom određene regulatorne mreže, u ovom slučaju one šest3/6, koja je dobro očuvana od zajedničkog pretka glavonožaca i kralježnjaka. Nadalje, naš pristup i rezultati snažno tvrde da su čitave studije transkriptoma vrlo korisne za ocrtavanje mehanizama ili evolucije oka. Također, naši rezultati pokazuju da unatoč zajedničkom glavnom genu za evoluciju oka, poremećaj nizvodnih mreža i faktori mogu objasniti raznolikost tipova očiju tijekom evolucije.


5 REZULTATI: SIMULACIJE RAČUNARSKIH MODELA

Simulacije modela navigacije opisane u odjeljku 4 opisane su u ovom odjeljku Rezultati.

5.1 Navigacija pomoću ćelija prostornog prikaza

U ovoj strategiji, navigacija se provodi odvijanjem kroz niz orijentira, na koje reagiraju ćelije prostornog pogleda. Navigacijski zadatak simuliran korištenjem ćelija prostornog prikaza ilustrovan je na slici 4a i implementiran je programom NavSVC.m. Simulacija je radila na izvođenju navigacije koristeći informacije ćelije prostornog prikaza kao što je ilustrovano na slici 4b, a ovo se može gledati kao video pokretanjem NavSVC.mp4. Rezultati simulacije mogu se vidjeti i pokretanjem programa NavSVC.m, koji dopušta promjenu početne točke i pregled detalja implementacije. U programu NavSVC.m, za svaku dionicu ili čvor rute, navigator traži relevantni orijentir za tu dionicu sa ćelijama prostornog prikaza i kreće se prema smjeru određenom prostornim prikazom koristeći ispravljanje grešaka navigacijskog smjera (“ NavDir”) prema smjeru prostornog prikaza orijentira. Kada je pojedinac vrlo blizu orijentira, počinje sljedeća etapa.

5.2 Navigacija pomoću ćelija "alocentrični ležaj do orijentira"

Primjer navigacijskog zadatka izvedenog s ćelijama "alocentričnog ležaja do orijentira" ilustriran je na slici 5a, a rezultati simulacije prikazani su na slici 5b, koja se može gledati kao video zapis pokretanjem NavABL.mp4 . Rezultati simulacije se mogu vidjeti i pokretanjem programa NavABL.m, koji omogućava promjenu početne tačke i uvid u detalje implementacije.

5.3 Navigacija korištenjem kombinacija alocentričnih ćelija od smjera do orijentira: triangulacija

Navigacijski zadatak koji se koristi za ilustraciju ove navigacijske strategije triangulacijom koristi rutu prikazanu na slici 5 i opisanu u odjeljku 4.3. Mjesta u ovom euklidskom prostoru definirana su njihovim koordinatama X, Y, a ova vrsta geometrije nije potrebna u prethodno opisanim strategijama. Zadatak je kretati se od početnog mjesta X, Y “Start” do međutočke 1 (W1), a zatim preko mjesta navedenih u W2 i W3 do cilja na W4. Rezultati za ovu vrstu navigacije su ilustrovani na slici 6, odgovarajući video je NavTRI.mp4, a program je NavTRI.m.

Navigacija se može uspješno završiti kao što je prikazano na slici 6, ali po cijenu zahtjeva topološke karte u Euklidskom prostoru i mogućnosti izvođenja trigonometrije.

Umjesto da se koristi geometrijsko računanje u euklidskom prostoru tipa implementiranog pomoću triangulacije kako je implementirano u NavTRI.m, predlaže se da se kod primata, uključujući ljude, istovremeno aktivne prostorne ćelije za različite orijentire u sceni mogu povezati zajedno kako bi formirale prostorni prostor. reprezentacija scene, viđena sa određenog mjesta. Kako primat prolazi kroz različita mjesta i scena definirana orijentirima se postepeno mijenja, pohranjivanje nekoliko takvih scena (koristeći, na primjer, hipokampus za pohranjivanje takvih epizodnih uspomena) moglo bi omogućiti kasnije prisjećanje mjesta, s obzirom na skup prostornog pogleda ćelije koje su aktivne u poređenju sa pohranjenim reprezentacijama. Predlaže se da bi takav neuronski mehanizam mogao omogućiti ćelijama prostornog pogleda da doprinesu traženju u memoriji asocijacije na mjesto gdje se pojedinac nalazi. Ovo je predloženo kao još jedan biološki uvjerljiv način da ćelije prostornog pogleda budu uključene u navigaciju, koristeći posmatranu scenu za prisjećanje mjesta. Takav mehanizam može funkcionirati kako bi pružio korisnu točnost čak i bez potrebe za pohranjivanjem previše scena. Iako se alocentrične ćelije koje nose orijentir (koje također mogu kodirati udaljenost) mogu koristiti kao dodatak ili kao alternativa ćelijama prostornog pogleda, postoji značajan nedostatak koji ima veliki broj alocentričnih nosilaca prema orijentiru ćelije mogu biti potrebne, jer se za svaki orijentir mora odrediti određeni broj ležajeva.


Istraživački labirint postavlja slike na pod, gdje izgledaju glodari

Glodar u labirintu sastavni je dio - čak i stereotip - eksperimentalnog psihološkog istraživanja. Ali labirint u laboratoriji Rebecce Burwell, profesorice kognitivnih, lingvističkih i psiholoških nauka na Univerzitetu Brown, nije aparat vašeg djeda. U novom video članku objavljenom u Journal of Visualized Experiments, Burwellova istraživačka grupa detaljno pokazuje kako se labirint može koristiti za izvođenje automatiziranih vizualnih kognitivnih istraživačkih zadataka s velikom efikasnošću.

Labirint je dijelom stvaran, a dijelom virtualan. Postoje stvarni zidovi - često u obliku džinovskog komada farfala - ali istraživači mogu projektovati bilo koju sliku na pod odozdo. Upotreba digitalnih projekcija čini labirint svestranim, ali korištenje poda za projekcije čini ga posebno dobro dizajniranim za subjekte glodara.

"Od Lashleyjevih klasičnih studija o mehanizmima vida znamo da štakori obraćaju više pažnje na podražaje prisutne u blizini zemlje, ali polje je ustrajalo u predstavljanju okomitih 2-D slika ili 3-D objekata", rekao je Burwell. "Ono što je novo je ideja da je predstavljanje slika na zemlji najbolji način za predstavljanje podražaja štakorima i miševima. Glodari nemaju foveu (malu depresiju u mrežnici gdje je vidna oštrina najveća) poput primata, ali oni imaju imaju više ganglijskih stanica retine i fotoreceptora u gornjoj retini, što ukazuje na to da mogu bolje vidjeti predmete u donjem vidnom polju. "

Sistem pravi razliku u brzini kojom pacovi uče zadatke u lavirintu, rekao je Burwell. U različitim eksperimentima, navodi se u članku, štakori su naučili pravilno reagirati na vizualne podražaje u četvrtom do šestom broju pokušaja kada su stimulansi projektirani na pod, a ne na zidove.

Dok se glodavci ponašaju u labirintu, prate ih kamera iznad glave i softver koji prati njihovo ponašanje. Ugrađeni neuronski senzori u mozgu glodara omogućavaju precizno snimanje moždane aktivnosti tokom sesija, tako da se može povezati s ponašanjem.

Implantati također omogućavaju isporuku stimulansa za nagrađivanje. Nagrade koje se šalju izravno u mozak mogu biti učinkovitije od nagrada za hranu, rekao je Burwell, jer štakori se mogu nagraditi u trenutku željene izvedbe i ne postaju siti.

Burwell je prvi put objavio rad o labirintu podne projekcije 2009. godine i od tada ga koristi. Ona je vlasnik intelektualne svojine i rekla je da je kompanija zainteresovana za licenciranje.

„Za sve koji su zainteresovani da koriste štakore ili miševe kao model za vizuelnu obradu informacija, predstavljanje informacija na podu ima smisla u ponašanju i biološkom smislu“, rekla je ona.


Sadržaj

U morfologiji, analogne osobine nastaju kada različite vrste žive na sličan način i/ili slično okruženje, i tako se suočavaju sa istim faktorima okoline. Kada zauzimaju slične ekološke niše (to jest, osebujan način života), slični problemi mogu dovesti do sličnih rješenja. [1] [2] [3] Britanski anatom Richard Owen bio je prvi koji je identificirao fundamentalnu razliku između analogija i homologija. [4]

U biokemiji, fizička i kemijska ograničenja mehanizama dovela su do toga da se neka aktivna mjesta, poput katalitičke trijade, nezavisno razvijaju u zasebnim enzimskim superporodicama. [5]

U svojoj knjizi iz 1989 Divan život, Stephen Jay Gould je tvrdio da bi, ako bi se moglo "premotati traku života [i] kad bi se ponovo naišli na iste uvjete, evolucija mogla krenuti sasvim drugačijim tokom". [6] Simon Conway Morris osporava ovaj zaključak, tvrdeći da je konvergencija dominantna sila u evoluciji, a s obzirom na to da su ista okolišna i fizička ograničenja na djelu, život će se neizbježno razviti prema "optimalnom" planu tijela, a u jednom trenutku, evolucija će sigurno naići na inteligenciju, osobinu koja se trenutno poistovjećuje barem s primatima, korvidima i kitovima. [7]

Cladistics Edit

U kladistici, homoplazija je osobina koju dijele dvije ili više svojti iz bilo kojeg razloga osim zbog toga što dijele zajedničko porijeklo. Taksoni koji imaju zajedničko porijeklo dio su iste klade. Kladistika ih nastoji urediti prema stepenu srodnosti kako bi opisali njihovu filogeniju. Homoplastične osobine uzrokovane konvergencijom stoga su, sa stajališta kladistike, zbunjujući faktori koji bi mogli dovesti do pogrešne analize. [8] [9] [10] [11]

Atavism Edit

U nekim je slučajevima teško reći je li osobina izgubljena, a zatim ponovno konvergirana, ili je gen jednostavno isključen, a zatim kasnije ponovno omogućen. Takva ponovno izražena osobina naziva se atavizam. S matematičkog stajališta, nekorišteni gen (selektivno neutralan) ima stalno opadajuću vjerojatnost zadržavanja potencijalne funkcionalnosti tijekom vremena. Vremenska skala ovog procesa uvelike varira u različitim filogenijama kod sisara i ptica, postoji razumna vjerovatnoća da će ostati u genomu u potencijalno funkcionalnom stanju oko 6 miliona godina. [12]

Paralelna vs. konvergentna evolucija Uredi

Kada su dvije vrste slične po određenom karakteru, evolucija se definira kao paralelna ako su i preci bili slični, i konvergentna ako nisu. [b] Neki naučnici tvrdili su da postoji kontinuitet između paralelne i konvergentne evolucije, dok drugi smatraju da, uprkos nekim preklapanjima, i dalje postoje važne razlike između njih. [13] [14] [15]

Kada su oblici predaka neodređeni ili nepoznati, ili raspon razmatranih osobina nije jasno određen, razlika između paralelne i konvergentne evolucije postaje subjektivnija. Na primjer, upečatljiv primjer sličnih oblika placente i torbara opisao je Richard Dawkins u Slijepi urar kao slučaj konvergentne evolucije, jer su sisari na svakom kontinentu imali dugu evolucijsku istoriju prije izumiranja dinosaurusa pod kojima su se akumulirale relevantne razlike. [16]

Proteini Edit

Protease active sites Uredi

Enzimologija proteaza pruža neke od najjasnijih primjera konvergentne evolucije. Ovi primjeri odražavaju suštinska hemijska ograničenja enzima, što dovodi do toga da evolucija konvergira na ekvivalentna rješenja nezavisno i uzastopno. [5] [17]

Serinske i cisteinske proteaze koriste različite funkcionalne grupe aminokiselina (alkohol ili tiol) kao nukleofil. Da bi aktivirali taj nukleofil, oni orijentišu kiseli i bazični ostatak u katalitičkoj trijadi. Hemijska i fizička ograničenja enzimske katalize dovela su do toga da se identični aranžmani trijada nezavisno razvijaju više od 20 puta u različitim enzimskim superporodicama. [5]

Treoninske proteaze koriste aminokiselinu treonin kao svoj katalitički nukleofil. Za razliku od cisteina i serina, treonin je sekundarni alkohol (tj. Ima metilnu grupu). Metilna grupa treonina uvelike ograničava moguće orijentacije trijade i supstrata, jer se metil sukobljava ili sa kičmom enzima ili sa bazom histidina. Shodno tome, većina treoninskih proteaza koristi N-terminalni treonin kako bi se izbjegli takvi sterički sukobi. Nekoliko evolucijski nezavisnih superfamilija enzima s različitim proteinskim naborima koristi N-terminalni ostatak kao nukleofil. Ova zajednička karakteristika aktivnog mjesta, ali razlika u proteinskom naboru ukazuje na to da je aktivno mjesto evoluiralo konvergentno u tim porodicama. [5] [18]

Inzulin od puža i ribe u obliku stošca Edit

Conus geographus proizvodi poseban oblik inzulina koji je sličniji sekvencama proteina inzulina ribe nego inzulinu iz bliže srodnih mekušaca, što sugerira konvergentnu evoluciju. [19]

Na,K-ATPaza i otpornost insekata na kardenolide Edit

Mnogi primjeri konvergentne evolucije postoje kod insekata u smislu razvoja otpornosti na toksine na molekularnom nivou. Jedan dobro okarakteriziran primjer je evolucija aminokiselinskih supstitucija na dobro definiranim pozicijama u strukturi Na, K-ATPase α-podjedinice koja obuhvaća 15 rodova i 4 reda. Naglašen je sinergistički odnos između supstitucija Q111 i N122. Konvergentna evolucija u ovom slučaju ne ovisi o vrsti odabira ili vremenskom okviru u kojem se može dogoditi, već ima više veze s koevolucijskim odnosom koji uzrokuje neku vrstu mekog odabira između biljaka koje proizvode kardenolid i insekata koji love njima. [20]

Nukleinske kiseline Edit

Konvergencija se događa na nivou DNK i aminokiselinskih sekvenci koje nastaju prevođenjem strukturnih gena u proteine. Studije su otkrile konvergenciju aminokiselinskih sekvenci u eholocirajućih šišmiša i delfina [21] među morskim sisavcima [22] između divovskih i crvenih pandi [23] te između tilacina i kanida. [24] Konvergencija je također otkrivena u tipu nekodirane DNK, cis-regulatornim elementima, kao što bi u njihovoj stopi evolucije to moglo ukazivati ​​na pozitivnu selekciju ili opuštenu selekciju pročišćavanja. [25] [26]

Bodyplans Edit

Plivačke životinje, uključujući ribe poput haringa, morski sisavci poput delfina i ihtiosaurusa (mezozoika), sve su se slile u isti pojednostavljeni oblik. [27] [28] Sličan oblik i prilagodbe pri plivanju prisutni su čak i kod mekušaca, kao npr Phylliroe. [29] Veretano tijelo (cijev suženo na oba kraja) koje su usvojile mnoge vodene životinje je adaptacija koja im omogućava da putuju velikom brzinom u okruženju visokog otpora. [30] Slični oblici tijela nalaze se kod tuljana bez ušiju i uhih foka: još uvijek imaju četiri noge, ali su one jako modificirane za plivanje. [31]

Marsupijalna fauna Australije i placentni sisari Starog svijeta imaju nekoliko izrazito sličnih oblika, razvijenih u dvije klase, izolirane jedna od druge. [7] Tijelo i posebno oblik lubanje tilacina (tasmanskog tigra ili tasmanskog vuka) su se slagali s onima Canidae kao što je crvena lisica, Vulpes vulpes. [32]

Echolocation Edit

Kao senzorna adaptacija, eholokacija se zasebno razvila u kitova (delfini i kitovi) i šišmiša, ali iz istih genetskih mutacija. [33] [34]

Eyes Edit

Jedan od najpoznatijih primjera konvergentne evolucije je oko kamere glavonožaca (poput lignji i hobotnice), kralježnjaka (uključujući sisavce) i cnidarije (poput meduza). [36] Njihov posljednji zajednički predak imao je najviše jednostavno fotoreceptivno mjesto, ali je niz procesa doveo do progresivnog usavršavanja očiju kamere - s jednom oštrom razlikom: oko glavonožaca je "ožičeno" u suprotnom smjeru, s krvlju i živcima žile koje ulaze sa zadnje strane mrežnjače, a ne s prednje strane kao kod kičmenjaka. Kao rezultat toga, glavonožacima nedostaje slijepa mrlja. [7]

Uređivanje leta

Ptice i slepi miševi imaju homologne udove jer su oboje u konačnici izvedeni od kopnenih tetrapoda, ali njihovi mehanizmi leta su samo analogni, tako da su njihova krila primjeri funkcionalne konvergencije. Dvije grupe su imale snažan let, razvijale su se nezavisno. Njihova krila se bitno razlikuju po konstrukciji. Krilo slepog miša je opna koja se proteže preko četiri izuzetno izdužena prsta i nogu. Zračni krilo ptičjeg krila izrađeno je od perja, snažno pričvršćenog za podlakticu (ulna) i visoko sraslih kostiju zgloba i šake (karpometakarpus), sa samo sitnim ostacima dva prsta, od kojih svaki sidri jedno pero. Dakle, iako su krila šišmiša i ptica funkcionalno konvergentna, nisu anatomski konvergentna. [3] [37] Ptice i slepi miševi također dijele visoku koncentraciju cerebrozida u koži njihovih krila. Time se poboljšava fleksibilnost kože, osobina korisna za leteće životinje, drugi sisavci imaju daleko nižu koncentraciju. [38] Izumrli pterosaurusi nezavisno su razvili krila od prednjih i stražnjih udova, dok insekti imaju krila koja su se razvila odvojeno od različitih organa. [39]

Leteće vjeverice i šećerne jedrilice vrlo su slične u svojim tjelesnim planovima, sa kliznim krilima rastegnutim između udova, ali leteće vjeverice su placentni sisari, dok su šećerne jedrilice torbari, široko razdvojeni unutar loze sisara. [40]

Kolibri-jastreb i kolibri su razvili slične obrasce leta i hranjenja. [41]

Usni organi insekata Uredi

Usni organi insekata pokazuju mnogo primjera konvergentne evolucije. Usta različitih grupa insekata sastoje se od niza homolognih organa, specijaliziranih za unos hrane tom grupom insekata. Konvergentna evolucija mnogih grupa insekata dovela je od originalnih usnih organa koji grizu i žvaću do različitih, specijaliziranijih, izvedenih tipova funkcija. To uključuje, na primjer, izbočine insekata koji posjećuju cvijeće, kao što su pčele i kornjaše, [42] [43] [44] ili dijelove usta koji sisaju usta, insekata koji sišu krv, poput buha i komaraca.

Opozivi palac Uredi

Suprotni palčevi koji omogućuju hvatanje predmeta najčešće su povezani s primatima, poput ljudi, majmuna, majmuna i lemura. Suprotni palčevi također su se razvili u divovskim pandama, ali su potpuno različite strukture, sa šest prstiju uključujući i palac, koji se razvija iz kosti zapešća potpuno odvojeno od ostalih prstiju. [45]

Primates Edit

Konvergentna evolucija kod ljudi uključuje plavu boju očiju i svijetlu boju kože. [46] Kada su ljudi migrirali iz Afrike, preselili su se na sjevernije geografske širine sa manje intenzivnom sunčevom svjetlošću. [46] Bilo im je korisno smanjiti pigmentaciju kože. [46] Čini se sigurnim da je došlo do posvjetljenja boje kože prije Europska i istočnoazijska loza su se razlikovale, jer postoje neke genetske razlike koje posvjetljuju kožu, koje su zajedničke za obje grupe. [46] Međutim, nakon što su se loze razišle i postale genetski izolirane, koža obje grupe je više posvijetlila, a dodatno posvjetljenje je bilo zbog drugačije genetske promjene. [46]

I lemuri i ljudi su primati. Prednici primati imali su smeđe oči, kao i većina primata danas. Genetska osnova plavih očiju kod ljudi detaljno je proučavana i o tome se mnogo zna. Nije slučaj da je odgovoran jedan genski lokus, recimo sa smeđom dominantnom do plavom bojom očiju. Međutim, jedan lokus je odgovoran za oko 80% varijacije. Kod lemura razlike između plavih i smeđih očiju nisu u potpunosti poznate, ali nije uključen isti lokus gena. [47]

Fiksacija ugljenika Edit

Dok se konvergentna evolucija često ilustruje primjerima životinja, često se događala u evoluciji biljaka. Na primjer, C.4 fotosinteza, jedan od tri glavna biohemijska procesa fiksiranja ugljenika, pojavila se nezavisno do 40 puta. [48] ​​[49] Oko 7.600 biljnih vrsta angiospermi koristi C4 fiksacija ugljika, s mnogo jednosupnica uključujući 46% trava kao što su kukuruz i šećerna trska, [50] [51] i dvosupnica uključujući nekoliko vrsta u Chenopodiaceae i Amaranthaceae. [52] [53]

Voće Edit

Dobar primjer konvergencije u biljkama je evolucija jestivog voća poput jabuka. Ove lupine sadrže (pet) karpela i njihova pomoćna tkiva koja tvore jezgru jabuke, okružene strukturama izvan botaničkog voća, posude ili hipantija. Ostali jestivi plodovi uključuju i druga biljna tkiva [54], na primjer, mesnati dio rajčice su stijenke perikarpa. [55] To implicira konvergentnu evoluciju pod selektivnim pritiskom, u ovom slučaju konkurenciju za širenje sjemena od strane životinja kroz konzumaciju mesnatih plodova. [56]

Rasprostiranje sjemena od strane mrava (mirmekohorija) evoluiralo je nezavisno više od 100 puta i prisutno je u više od 11.000 biljnih vrsta. To je jedan od najdramatičnijih primjera konvergentne evolucije u biologiji. [57]

Carnivory Edit

Mesojeda se više puta razvijala nezavisno u biljkama u široko odvojenim grupama. U tri proučavane vrste, Cephalotus follicularis, Nepenthes alata i Sarracenia purpurea, došlo je do konvergencije na molekularnom nivou. Biljke mesožderi luče enzime u probavnu tekućinu koju proizvode. Proučavanjem enzima fosfataze, glikozid hidrolaze, glukanaze, RNK-aze i kitinaze, kao i proteina koji je povezan s patogenezom i proteina srodnog taumatinu, autori su pronašli mnoge konvergentne supstitucije aminokiselina. Ove promjene nisu bile na katalitičkim mjestima enzima, već na izloženim površinama proteina, gdje su mogle stupiti u interakciju s drugim komponentama stanice ili probavnom tekućinom. Autori su takođe otkrili da su homologni geni u biljci koja nije mesožderka Arabidopsis thaliana imaju tendenciju da im se ekspresija poveća kada je biljka pod stresom, što navodi autore na zaključak da su proteini koji reagiraju na stres često bili kooptirani [c] u ponovljenoj evoluciji mesoždera. [58]

Filogenetska rekonstrukcija i rekonstrukcija stanja predaka se nastavljaju uz pretpostavku da se evolucija dogodila bez konvergencije. Konvergentni obrasci mogu se, međutim, pojaviti na višim nivoima u filogenetskoj rekonstrukciji, a istraživači ih ponekad eksplicitno traže. Metode koje se primjenjuju na zaključivanje konvergentne evolucije ovise o tome očekuje li se konvergencija zasnovana na obrascima ili procesima. Konvergencija zasnovana na obrascima je širi pojam, kada dvije ili više loza nezavisno razvijaju obrasce sličnih osobina. Konvergencija zasnovana na procesu nastaje kada je konvergencija posljedica sličnih sila prirodne selekcije. [59]

Mjere zasnovane na uzorcima Uredi

Ranije metode za mjerenje konvergencije uključuju omjere fenotipske i filogenetske udaljenosti simulirajući evoluciju s Brownovim modelom kretanja evolucije obilježja duž filogenije. [60] [61] Novije metode također kvantifikuju snagu konvergencije. [62] Jedan nedostatak koji treba imati na umu je da ove metode mogu zbuniti dugotrajni zastoj s konvergencijom zbog fenotipskih sličnosti. Zastoj nastaje kada postoji mala evolucijska promjena među svojtema. [59]

Mjere zasnovane na udaljenosti procjenjuju stupanj sličnosti između loza tokom vremena. Mere zasnovane na frekvenciji procenjuju broj linija koje su evoluirale u određenom prostoru osobina. [59]

Mjere zasnovane na procesima Uredi

Metode za zaključivanje konvergencije zasnovane na procesu prilagođavaju modele selekcije filogeniji i kontinuiranim podacima o osobinama kako bi se utvrdilo da li su iste selektivne sile djelovale na loze. Ovo koristi Ornstein-Uhlenbeck (OU) proces za testiranje različitih scenarija selekcije. Druge metode se oslanjaju na a priori specifikacija gdje je došlo do pomaka u selekciji. [63]


Predstavlja li oko hobotnice ekvivalent fovee kod primata? - Biologija

Evolucija ljudskog oka

Nijedna rasprava o evoluciji ne izgleda potpuna bez otvaranja teme ljudskog oka. Uprkos svom varljivo jednostavnom anatomskom izgledu, ljudsko oko je nevjerovatno komplicirana struktura. Čak i u ovom dobu velikog naučnog učenja i razumijevanja, puna složenost ljudskog oka tek treba biti potpuno shvaćena. Čini se da s povećanim učenjem dolazi do sve većeg čuđenja jer složenost koja se nekad činila pristupačnom ostaje i dalje neshvatljiva kao i uvijek, ako ne i više. Dobro je dokumentirano da je Darwin bio u čudu zbog složenosti oka, čak i prema onome što je o njemu znao u usporedbi sa modernom naukom. Pa ipak, iako nije mogao točno objasniti kako, vjerovao je da se takva nevjerojatna složenost može razviti kroz naturalistički proces evolucije. Vrlo male promjene, odabrane kao povoljne, mogle bi se prenijeti i umnožavati kroz mnoge generacije da bi proizvele velika čuda složenosti kao što je ljudsko oko.

Očigledno, Darwin nije bio lud. Njegova predložena teorija evolucije i njegova osnovna objašnjenja o postepenom razvoju složenih struktura, poput oka, uvjerili su ogromnu većinu modernih naučnika. Dakle, što je točno predložio da objasni složenost takvih struktura kao što je ljudsko oko? Razmotrimo sljedeći Darwinov citat.

Razum mi govori da, ako se može pokazati da postoje brojne gradacije od jednostavnog i nesavršenog oka do jednog složenog i savršenog, svaka ocjena je korisna za svog posjednika, što je svakako slučaj ako se dalje oko promijeni i varijacije se naslijede , kao što je svakako svakako slučaj i ako bi takve varijacije trebale biti korisne bilo kojoj životinji u promjenjivim uvjetima života, tada teškoća vjerovanja da bi se savršeno i složeno oko moglo formirati prirodnom selekcijom, iako je naša mašta neodoljiva, ne bi trebala biti smatra subverzivnim za teoriju. 1

Darwin je bio u nedoumici da objasni šta se tačno dešava, ali je predložio postepenu evoluciju ljudskog oka pokazujući primere razlika u očima drugih stvorenja koja su izgledala manje složena. Ove razlike su poređane na postepen način napredovanja od najjednostavnijih očiju do najsloženijih. Činilo se da postoji zaista veliki broj posrednika koji su povezivali jednu vrstu oka s drugom vrstom u evolucijskom obrascu. Neke od "najjednostavnijih" očiju nisu ništa drugo do mrlje malog broja ćelija osetljivih na svetlost grupisanih zajedno. Ova vrsta oka je dobra samo za osjet svjetla iz mraka. Ne može detektovati sliku. Od ovog jednostavnog oka, Darwin je nastavio da demonstrira stvorenja sa sve složenijim očima sve dok nije dostignut nivo složenosti ljudskog oka.

Ovaj scenario se svakako čini razumnim. Međutim, mnoge teorije koje se na papiru u početku čine razumnima kasnije se opovrgavaju. Takve teorije trebaju direktne eksperimentalne dokaze da ih podrže prije nego što budu potpuno prihvaćene kao "naučne". Da li se složene strukture poput očiju zaista razvijaju u stvarnom životu? Koliko sam mogao da pronađem, ne postoje dokumentovani dokazi da je bilo ko evoluirao oko ili čak očnu mrlju putem bilo kakvog mehanizma selekcije kod bilo kog stvorenja koje ranije nije imalo oko. Takođe, nisam vidio dokumentirane dokaze za evoluciju jednog tipa oka u drugi tip oka ni kod jednog stvorenja. Koliko ja mogu zaključiti, takva evolucija nikada nije direktno primijećena. Naravno, argument je da je za takvu evoluciju potrebno tisuće ili čak milijune godina. Možda je tako, ali bez sposobnosti izravnog promatranja i testiranja, takve pretpostavke, koliko god razumne bile, moraju održavati viši stupanj vjere.

Potrebna vjera u takav scenarij još se više povećava kada se uzme u obzir činjenica da je čak i jednostavno mjesto osjetljivo na svjetlo izuzetno komplicirano, uključujući veliki broj specijaliziranih proteina i proteinskih sistema. Ovi proteini i sistemi su integrisani na takav način da bi, ako bi se jedan uklonio, vid prestao. Drugim riječima, da bi se dogodilo čudo vida, čak i za mjesto osjetljivo na svjetlost, moralo bi se istovremeno razviti veliki broj različitih proteina i sistema, jer bez njih svih odjednom, vid se ne bi dogodio. Na primjer, prvi korak u viziji je detekcija fotona. Da bi detektovali foton, specijalizovane ćelije koriste molekul koji se zove 11-cis-retinal. Kada foton svjetlosti stupi u interakciju s ovim molekulom, on mijenja svoj oblik gotovo trenutno. Sada se naziva trans-retinal. Ova promjena oblika uzrokuje promjenu oblika druge molekule koja se naziva rodopsin.Novi oblik rodopsina naziva se metarodopsin II. Metarhodopsin II se sada drži drugog proteina koji se naziva transducin, prisiljavajući ga da ispusti vezani molekul zvan GDP i pokupi drugi molekul zvan GTP. GTP-transducin-metarhodopsin II molekul se sada veže za drugi protein koji se zove fosfodiesteraza. Kada se to dogodi, fosfodiesteraza cijepa molekule zvane cGMP. Ovo cijepanje cGMP -a smanjuje njihov relativni broj u ćeliji. Ovo smanjenje cGMP -a se detektuje jonskim kanalom. Ovaj jonski kanal isključuje sposobnost jona natrijuma da uđe u ćeliju. Ova blokada ulaska natrija u ćeliju uzrokuje neravnotežu naboja kroz staničnu membranu. Ova neravnoteža naboja šalje električnu struju u mozak. Mozak tada tumači ovaj signal i rezultat se naziva vid. Mnogi drugi proteini su sada potrebni da bi se proteini i druge molekule koje smo upravo spomenuli vratili u njihove originalne forme kako bi mogli otkriti drugi foton svjetlosti i signalizirati mozak. Ako neki od ovih proteina ili molekula nedostaje, čak ni u najjednostavnijem sistemu oka, vid se neće pojaviti. 2

Naravno, sada se postavlja pitanje, kako bi se takav sistem mogao postepeno razvijati? Svi dijelovi moraju biti postavljeni istovremeno. Na primjer, kakva bi bila korist za glista koja nema oči da iznenada razvije protein 11-cis-retinal u maloj grupi ili "tački" ćelija na svojoj glavi? Ove ćelije sada imaju sposobnost da detektuju fotone, ali šta onda? Kakva je to korist za glista? Recimo da ove ćelije na neki način razvijaju sve potrebne proteine ​​za aktiviranje električnog naboja preko svojih membrana kao odgovor na foton svjetlosti koji ih je udario. Pa šta?! Koja je korist za njih što mogu uspostaviti električni gradijent na svojim membranama ako nema nervnog puta do minutnog mozga crva? E sad, šta ako se dogodi da se ovaj put iznenada razvio i takav signal bi mogao biti poslan u mozak crva. Pa šta?! Kako će crv znati šta treba učiniti s ovim signalom? Morat će naučiti šta ovaj signal znači. Učenje i tumačenje su veoma komplikovani procesi koji uključuju veliki broj drugih proteina u drugim jedinstvenim sistemima. Sada glista, u jednom životu, mora razviti sposobnost da prenese ovu sposobnost tumačenja vizije na svoje potomke. Ako ne prenese tu sposobnost, potomci moraju isto naučiti ili im vizija ne nudi nikakvu prednost. Svi ovi divni procesi zahtijevaju regulaciju. Nijedna funkcija nije korisna osim ako se ne može regulirati (isključiti i uključiti). Ako se stanice osjetljive na svjetlo ne mogu isključiti nakon uključivanja, vid se ne javlja. Ova regulaciona sposobnost je takođe veoma komplikovana jer uključuje veliki broj proteina i drugih molekula - svi oni moraju biti na svom mestu u početku da bi vid bio koristan.

Šta ako ne moramo objasniti porijeklo prve osjetljive na svjetlost & quotpot. & Quot Evolucija složenijih očiju je od tada pa nadalje jednostavna. . . zar ne? Ne baš. (Pogledajte raspravu o Nilssonovom i Pelgerovom dokumentu ispod):

Nilssonova i Pelgerova teorija evolucije oka

Godine 1994. Nilsson i Pelger objavili su ono što će postati često referencirani klasični rad o evoluciji složenog oka tipa kamere, počevši od jednostavne svjetlosne pjege. 22 U svom radu tvrdili su da bi niz neosjetljivih gradacija, ukupno 1829 koraka odvojenih promjenama vidne oštrine od 1%, mogla preći evoluirajuća populacija za oko 350.000 generacija - ili oko 500.000 godina. Sljedeće brojke ilustruju njihovu teoriju:

Gornja ilustracija je slojevita s tamnom podlogom i ima prozirni epitelni omotač ispred ćelija osjetljivih na svjetlost. Primjeri stvorenja s jednostavnim ravnim pjegama za oči uključuju cnidarian meduzu, turbellaria (plosnati crvi koji imaju očne pjege koje funkcionišu i kao foto- i hemoreceptori), annelids (tj. segmentirani crvi), gusjenice i morske zvijezde. Gliste i ježevi imaju očne mrlje koje se sastoje od jednostaničnih fotoreceptora razbacanih po njihovom površinskom epitelu (Veza). Cijela tijela nekih stvorenja s mrljama očiju uvelike su prozirna. Neka od ovih stvorenja nemaju pridružene pigmentirane ćelije i stoga ne mogu odrediti bilo kakav smjer za određivanje izvora svjetlosti. Sve što mogu reći je da li je okruženje oko njih svijetlo ili mračno. Međutim, druga u velikoj mjeri prozirna stvorenja imaju pigmentirane ćelije. Ova značajka omogućava da se odredi smjer izvora svjetlosti tako da stvorenje može namjerno krenuti prema ili od izvora svjetlosti.

Zatim, očnjak se udubljuje prema unutra. Ovo povećava oštrinu vida dopuštajući oku da bolje osjeti smjer iz kojeg svjetlost dolazi od ravne mrlje za oči. Planari (ravni crvi) imaju takve rupice na očima.

Zatim se rub jame počinje sužavati i formirati uži otvor ili & quotaperture & quot.

Oko ove tačke jama počinje da se puni čistim materijalom nalik želeu. Smatra se da bi proizvodnja ovog želea bila prilično jednostavna za većinu stvorenja - vjerojatno ne više od jedne ili dvije mutacije. Predlaže se da ovaj žele ili sluz pomažu zadržati oblik koštice i štite ćelije osjetljive na svjetlo od kemijskog oštećenja. A, žele bi takođe mogao da spreči da blato i drugi ostaci dospeju u oči.

Otvor blende nastavlja da se smanjuje. Oštrina vida se povećava sve dok otvor blende ne postane toliko mali da počne zatvarati previše svjetla. Doći će trenutak kada otvor bude savršene veličine. Veći otvor blende daje lošiji vid, a manji loš vid. (Tačna veličina koja je "savršena" zavisi od jačine osvjetljenja u određenom okruženju.) Primjer oka uskog otvora bez sočiva nalazi se u komornom nautilusu.

Zatim je potrebno sočivo. Da biste dobili leću, potrebna je masa bistrih ćelija u obliku kugle s blagim povećanjem indeksa loma. Nakon što se ova masa formira, može se oplemeniti s vrlo blagim povećanjem indeksa loma kako bi se dobila sve veća vidna oštrina.

Primjer takvog oka sa "primitivnim" sočivom nalazimo u rimskom vrtnom pužu (Helix aspersa ) ili puž.

Sada kada oko ima sočivo, otvor je na pogrešnom mjestu. Oko će biti oštrije ako se leća pomjeri prema centru zakrivljenosti površine osjetljive na svjetlost. Dakle, s vremenom leća ne samo da se pomiče, već se povećava i indeks loma s velikim indeksom u središtu leće u odnosu na rubove leće. To je moguće jer je leća napravljena od mješavine proteina. Odnos proteina može biti različit na različitim mjestima, pa materijal leće nije optički ujednačen. Uobičajeno je da biološka sočiva imaju veći indeks loma u sredini nego na rubovima. Ovaj & quotgradni indeks & quot značajno poboljšava kvalitetu slike jer može ispraviti izobličenja.

I viola! - evolucija oka tipa kamere završena je nakon niza Darwinovih "neosetljivih gradacija".

Sljedeći video u kojem Nilsson objašnjava svoju teoriju evolucije oka:

Problemi sa teorijom papira

Međutim, postoji samo nekoliko problema s ovom "teorijom" evolucije oka. Argument je da su morfološke praznine toliko uske da bi bio vrlo jednostavan proces preći od jedne gradacije vidne oštrine do druge s ne više od jedne ili dvije genetske mutacije. U stvari, često se tvrdi da ove gradacije već postoje u populaciji koja izražava jedan od gore navedenih koraka. Na primjer, kaže se da populacija koja ima ravne očne mrlje ima barem neke pojedince unutar populacije koji imaju blago udubljene očne mrlje. Da je promjena selektivnog pritiska favorizirala udubljenje oka s blagim povećanjem vidne oštrine, uskoro bi većina populacije imala udubljenja oka. Problem sa ovim pojmom je što nijedna populacija bića sa ravnim očnim mrljama ne pokazuje bilo kakav raspon unutar populacije kao što je ovaj, čak i ako je mali dio populacije umanjio očne mrlje u bilo kojem stepenu odabira. Ovo je uobičajena tvrdnja, ali jednostavno nije tačna.

E sad, ako je ovih 1829 gradacija zaista evolucijski koraci koji su u stvari dovoljno mali da se pređu u prilično kratkom roku (po nekoliko generacija u selektivnim uvjetima), čini se prilično vjerojatnim da bi se takvi rasponi u morfološkoj ekspresiji vidjeli u jednom genskom fondu jedna vrsta. Ali, nisu. Vrste koje imaju jednostavne ravne očice osjetljive na svjetlost imaju samo ravne pjege osjetljive na svjetlost. Nijedan pojedinac unutar te vrste ne pokazuje nikakvu vrstu rupica na oku koja bi imala bilo kakvu selektivnu prednost s obzirom na povećanu vidnu oštrinu. Sama ta činjenica sugerira da ovi naizgled mali koraci vjerojatno nisu tako jednostavni kada su u pitanju koordinirane genetske promjene koje bi bile potrebne za prelazak s jednog koraka na drugi.

Veliki problem s ovim morfološkim koracima je to što ne uzimaju u obzir činjenicu da je vid uključeniji od onoga što se događa samo unutar oka. Kako bi iskoristio bilo kakvu prednost poboljšane vidne oštrine u oku, mozak se također mora promijeniti na takav način da može interpretirati informacije koje mu oko šalje. U suprotnom, ako je mozak i dalje napredovao da cijeni samo razlike između svjetla i tame koje šalje oka, a da nije u stanju da interpretira specifične obrasce svjetla i tame na mrežnici, ne bi bilo selektivne prednosti između rupice u odnosu na ravnu. očnjak. Zbog tog zahtjeva, bilo koja evolucija koja se dogodi u oku, mora biti podržana ekvivalentnom evolucijom u razvoju mozga i interpretacijskim moćima.

Još jedan interesantan problem s argumentom za selektivnu prednost oka s rupicama u odnosu na ravnu očnu tačku je činjenica da se određivanje opšteg smjera izvora svjetlosti može postići ravnom očnom mrljom. Prigušivanje nije potrebno za određivanje relativnog smjera iz kojeg dolazi snop svjetlosti. Sve što je potrebno je sposobnost rotiranja očnog oka u odnosu na izvor svjetlosti u kombinaciji sa sposobnošću mozga da poveže razlike u intenzitetu svjetlosti s promjenom orijentacije očnog oka u odnosu na izvor svjetlosti. Ova vrsta asocijativne sposobnosti mogla bi proizvesti u suštini isti učinak kao mogućnost lokalizacije, pa čak i praćenja ili kretanja prema izvoru svjetlosti bez potrebe za stvaranjem udubljenja ili oka u obliku čaše. Zapravo, vrsta Euglena, sa samo plosnatim dijelom ćelija osjetljivih na svjetlo, može plivati ​​prema izvoru svjetlosti - - nije potrebno prigušivanje (veza). U stvari, neka stvorenja, poput morske zvijezde i morskog ježa, uopće nemaju očne pjege, ali su još uvijek osjetljiva na svjetlost do te mjere da se mogu kretati prema izvorima većeg intenziteta svjetlosti (link).

Drugi potencijalni problem je navođenje hiljada ćelija osjetljivih na svjetlo da rade zajedno u koordinaciji u isto vrijeme kako bi proizvele efekt udubljenja. Kakva bi jednostavna mutacija proizvela takav učinak među tisućama stanica pri čemu svaka mora biti posebno orijentirana u odnosu na sve ostale kako bi tvorila "quotdimple" umjesto "quotprotrusion" ili neku drugu nepravilnu površinu? - na tačno pravom mestu da pravilno utičete na tačku osetljivu na svetlost? Neki tvrde da jedna ili dvije mutacije mogu i često dovode do velikih morfoloških promjena. Problem s ovim argumentom je što se svi primjeri velikih morfoloških promjena koje su rezultat malih mutacija temelje na gubicima u već utvrđenim morfološkim obilježjima. Jednostavno nema primjera gdje mala mutacija proizvodi veliku morfološku razliku gdje se proizvodi potpuno novi jedinstveni sistem funkcija ili nova strukturna modifikacija, a ne samo gubitak već postojećih struktura, zapravo rezultira poboljšanjem funkcije. Što se tiče stvaranja stvarnih dobitaka u novim korisnim strukturnim promjenama koje uključuju veliki broj ćelija (ili čak podstanične građevne blokove), kodirane informacije u osnovi jednostavno nisu tako jednostavne. Ista stvar vrijedi i za proizvodnju objektiva ili strukture nalik objektivu - čak i "quotprimitive". Nije tako lako dobiti gomilu prozirnih epitelnih ćelija da formiraju sferičnu strukturu, a zatim da razviju povećan indeks loma - do bilo kojeg odabranog nivoa poboljšane vidne oštrine.

Ovo su samo neki od razloga zašto djelovanje Nilssona i Pelgera i dalje nije ništa drugo do "teorija papira" svih ovih godina kasnije. Ono što se čini da dobro funkcioniše na papiru možda neće funkcionisati tako dobro kada je u pitanju stavljanje teorije papira na test u stvarnom životu. Nijedno takvo testiranje nije bilo uspješno iako testiranje ove teorije nije tako teško izvesti. Sve što je potrebno učiniti je uzeti stvorenje s ravnom oku i dati mu gomilu potomaka, umjetno odabrati potomstvo s najviše rupica na oku, dati sljedeću generaciju, ponovo odabrati potomke s najviše rupica očne mrlje i tako dalje. Vrlo brzo, u roku od nekoliko generacija, trebalo bi biti vrlo lako demonstrirati evoluciju rupica za oči i pokazati da su te pjege zapravo funkcionalno korisne u pogledu lokalizacije izvora svjetlosti u odnosu na korištenje jednostavne ravne očne pjege kod evoluiranih stvorenja .

Takva eksperimentalna demonstracija tek treba da se uradi. Da je to ikada uspješno učinjeno, sigurno bi izazvalo senzaciju u naučnoj zajednici. Teoretičari kreacionizma i inteligentnog dizajna pretrpjeli bi veliki udarac ako bi takav eksperiment zaista bio uspješan. Međutim, sve dok se to doista ne dogodi, teorija evolucije oka Nilssona i Pelgera zapravo nije istinska znanstvena teorija jer zapravo nije bila podložna bilo kakvom potencijalno krivotvornom testu stvarnog života. Ostaje, dakle, radna hipoteza - u najboljem slučaju teorija papira.

Oh, ali šta je sa "manama dizajna" ljudskog oka? Uobičajen je argument u prilog evolucije da nijedan inteligentni dizajner ne bi dizajnirao ništa s manama. S druge strane, evolucija, kao naturalistički proces pokušaja i pogrešaka, lako objašnjava postojanje nedostataka u prirodnom svijetu. Iako su mnogi uvjereni u ovaj argument, ovaj argument sam po sebi pretpostavlja motive i sposobnosti dizajnera. Jasno je pogrešno reći da bi sve dizajnirano trebalo odgovarati našim individualnim koncepcijama savršenstva prije nego što možemo otkriti dizajn.

Neki bi mogli dovesti u pitanje dizajn Picassove slike, ali niko ne dovodi u pitanje činjenicu da je ona bila dizajnirana, čak iako nikada nije sreo Picassa. Dijete bi moglo napraviti kola sa sandukom za trkačku djecu iz susjedstva u derbiju automobila sa sanducima. Njegov automobil možda neće zadovoljiti ničiju ideju savršenstva, ali većina ne bi dovela u pitanje ideju da je dizajniran. Ili bi netko mogao namjerno izmijeniti dizajn prethodnog dizajnera iz ličnih razloga. Ovu izmjenu je dizajnirao novi dizajner i može se otkriti kao takva. Iako to nije "besprijekorno" za cjelokupnu funkciju ili namjere prvobitnog dizajnera, ipak se može smatrati da je izmjena osmišljena. Na primjer, ako neko prereže gume na automobilu britvicom, da li bi bilo tačno da neko nakon toga prođe automatski pretpostavi da je evolucijski proces na djelu zbog prisutnosti ove navodne greške u dizajnu? Iako dizajner guma možda ne djeluje logično da stvara, sama mana ne isključuje automatski dizajnera. Vrlo inteligentan dizajner mana može biti na poslu, a vizit karta može biti obilan dokaz visoke inteligencije i svrhe. Ili, nedostaci u dizajnu mogu biti rezultat prirodnog propadanja, a ne reprezentativni za izvornu namjenu ili kreaciju dizajnera. Automobilska guma koja ima 50.000 milja na sebi mogla bi imati nekoliko "nedostaka" nego što je imala kada je prvi put napravljena. Sve se istroši. Ljudi stare, imaju bolove u leđima, artritis, senilnu demenciju i karijes. Jesu li ove greške u dizajnu ili istrošenost sjajnog dizajna koji jednostavno nije trajao zauvijek? Jednostavno rečeno, samo zato što neko može smisliti bolji dizajn ili poboljšanje starog dizajna, ne znači da stari dizajn nije dizajniran.

Još jedan problem u pronalaženju grešaka u dizajnu u prirodi je to što ne znamo sve informacije koje treba znati. Ono što nam se u početku čini kao mana u dizajnu, može se pokazati kao prednost kada saznamo više o potrebama određenog sistema ili stvorenja ili dizajnera. U svakom slučaju, pogledajmo pobliže navodne nedostatke dizajna u ljudskom oku.

U svojoj knjizi iz 1986. "Slijepi časovničar" poznati evolucijski biolog Richard Dawkins ima ovaj argument za nedostatak dizajna za ljudsko oko:

& quotSvaki inženjer bi prirodno pretpostavio da bi fotoćelije bile usmjerene prema svjetlu, a njihove žice vode unatrag prema mozgu. Nasmejao bi se svakom predlogu da bi fotoćelije mogle da budu usmerene u stranu, od svetla, sa njihovim žicama koje se kreću na strani najbližoj svetlu. Ipak, upravo se to događa u svim mrežnicama kralježnjaka. Svaka fotoćelija je, u stvari, ožičena unazad, sa žicom koja viri na strani najbližoj svjetlu. Žica mora da putuje preko površine mrežnjače do tačke u kojoj zaroni kroz rupu u mrežnjači (takozvana 'slepa tačka') da bi se spojila sa optičkim živcem. To znači da svjetlost, umjesto da joj se omogući neograničen prolaz do fotoćelija, mora proći kroz šumu spojnih žica, vjerovatno pretrpeći barem malo slabljenja i izobličenja (zapravo, vjerovatno ne mnogo, ali je, ipak, princip stvar koja bi uvrijedila svakog urednog inženjera). Ne znam tačno objašnjenje za ovo čudno stanje stvari. Relevantno razdoblje evolucije je tako davno. & Quot 3

Dokinsov argument svakako izgleda intuitivan. Međutim, problem oslanjanja isključivo na intuiciju je u tome što sama intuicija nije naučna. Mnoge dobro osmišljene hipoteze na papiru su djelovale besprijekorno, ali kada se stavi na test, pokazalo se da ne funkcionira onako kako se očekivalo. Nastaju nepredviđeni problemi i teškoće. Nova i inovativna rješenja, koja ranije nisu razmatrana, postala su važna za postizanje željene funkcije. Dawkinsov problem nije problem razumne intuicije, već problem nedostatka dokazivosti njegove hipoteze. Koliko god se činilo razumnim, osim ako Dawkins nije u mogućnosti da testira svoje pretpostavke da vidi je li zapravo "izvrnuta" bolja od "izokrenute" retinalne konstrukcije za ljudske potrebe, ova njegova hipoteza ostaje neprovjerena i stoga nije potkrijepljena znanstvenom metodom. Osim ovog problema, čak i kada bi naučno dokazao da je izvrnuta mrežnica u stvari razumnija za ljudski vid, to još uvijek ne bi znanstveno opovrglo dizajn. Kao što je prethodno opisano, dokazivanje nedostataka u dizajnu prema osobnom razumijevanju ili potrebi ne opovrgava hipotezu da je ovaj nedostatni dizajn ipak dizajniran.

Budući da dizajner nije isključen ovim Dawkinsovim argumentom, naturalistička teorija evolucije nije automatski zadata.Koliko god teorija evolucije bila istinita, ona nije naučno podržana bez dokazivosti. To je ono što evolucionisti trebaju pružiti i upravo to nedostaje. Snaga teorije dizajna ne leži u njenoj sposobnosti da pokaže savršenstvo u dizajnu, već u sposobnosti da ukaže na statističku nevjerojatnost naturalističke metode za objašnjenje složenosti života koja je evidentna u takvim strukturama kao što je ljudsko oko. Navodne mane ne eliminišu ovaj statistički izazov evolucionim teorijama. Dawkinsova greška je pretpostaviti da su razmišljanje, znanje i motivacija svih dizajnera slični njegovom razmišljanju, znanju i motivaciji.

Dawkinsove probleme dodatno pogoršava njegovo vlastito priznanje da obrnuta mrežnica funkcionira vrlo dobro. Njegov argument nije prvenstveno onaj koji govori o tehničkim greškama obrnute mrežnice, već o estetici. Obrnuta mrežnica jednostavno ne izgleda pravo na njega bez obzira na činjenicu da je inverte d retina je mrežnica koju koriste životinje sa najakutnijim (formirajućim) sistemima vida na svijetu.

Najnapredniji verted mrežnice u svijetu pripadaju hobotnici i lignjama (glavonošcima). Prosječna mrežnica hobotnice sadrži 20 miliona ćelija fotoreceptora. Prosječna ljudska mrežnica sadrži oko 126 miliona fotoreceptorskih stanica. Ovo nije ništa u poređenju sa pticama koje imaju čak 10 puta više fotoreceptora i dva do pet puta više čunjeva (čušnici detektuju boju) nego ljudi. 4,5 Ljudi na retini imaju mjesto koje se naziva "quotfovea centralis." Fovea je centralno područje u središnjem dijelu ljudske mrežnice koje se naziva makula. U ovoj oblasti ljudi imaju mnogo veću koncentraciju fotoreceptora, posebno čunjića. Takođe, u ovom konkretnom slučaju području, krvni sudovi, nervi i ganglijske ćelije se pomeraju tako da se ne postavljaju između izvora svetlosti i fotoreceptorskih ćelija, eliminišući tako čak i ovo minimalno smetnje direktnom putu svetlosti. Ovo stvara područje visoke vidne oštrine sa smanjenjem vidne oštrine prema periferiji ljudske mrežnice. Čunjići u makuli (i drugdje) također imaju omjer 1:1 prema ganglijskim ćelijama. Ganglijske ćelije pomažu u prethodnoj obradi informacija koje primaju fotoreceptori mrežnice. Za štapiće mrežnice, jedna ganglijska ćelija obrađuje informacije iz mnogih, čak i stotina ćelija štapića, ali to ne vrijedi za čunjeve čija je najveća koncentracija u makuli. Makula pruža informacije potrebne za maksimiziranje detalja slike, a informacije dobivene perifernim područjima mrežnice pomažu u pružanju prostornih i kontekstualnih informacija. U usporedbi s periferijom, makula je 100 puta osjetljivija na male značajke nego u ostatku mrežnice. To omogućava ljudskom oku da se usredotoči na određeno područje u vidnom polju bez previše ometanja perifernog vida. 6

Mrežnice ptica, s druge strane, nemaju makulu ili centralnu foveu. Oštrina vida je jednaka u svim područjima. Retinas hobotnice takođe nedostaje fovea centralis, ali imaju ono što se naziva linea centralis. Linea centralis tvori traku veće oštrine vodoravno preko mrežnice hobotnice. Jedinstvena karakteristika očiju hobotnica je da bez obzira na položaj tijela, njihove oči uvijek održavaju isti relativni položaj u odnosu na gravitacijsko polje zemlje pomoću organa koji se zove statocista. Čini se da je razlog tome činjenica da su mrežnice hobotnice postavljene za otkrivanje vodoravnih i okomitih projekcija u svojim vidnim poljima. 7 Ovo zahtijeva predvidljiv način procjene horizontalnosti i vertikalnosti. Hobotnice koriste ovu sposobnost, ne toliko za oblikovanje slika koliko kralježnjaci, već za otkrivanje obrazaca kretanja. To Zanimljivo je napomenuti da će, bez obzira na oblik objekta, hobotnice reagirati na određene pokrete kao i na plijen koji čini slične pokrete. Međutim, ako se njihov normalan plijen ne kreće, hobotnica općenito neće reagirati. 8,9 U tom pogledu, vid hobotnica je sličan složenom oku tipa insekata. Oko hobotnice zapravo se naziva složeno oko s jednom lećom. 10 U nekim drugim aspektima, takođe je jednostavniji u obradi informacija nego oko kičmenjaka. Fotoreceptori se sastoje samo od šipki, a informacije koje prenose ovim štapovima ne prolaze kroz bilo koju vrstu ganglijskih ćelija periferne obrade. 11 Oči oktopoda nisu podešene za percepciju malih detalja, već za percepciju obrazaca i pokreta, čime se eliminira potreba za vrlo velikom procesorskom snagom koja se vidi u očima ljudi i drugih kralježnjaka.

Velika procesorska moć očiju ljudskih i drugih kralježnjaka nije jeftina. Vrlo je skupo i tijelo plaća visoku cijenu za održavanje tako visokog nivoa detekcije i procesorske moći. Mrežnica ima najveće energetske zahtjeve/metaboličku brzinu od bilo kojeg tkiva u cijelom tijelu. Potrošnja kiseonika ljudske retine (po gramu tkiva) je 50% veća od bubrega, 300% veća od moždane kore (mozga) i 600% veća od srčanog mišića. Ovo su brojevi za retinu u cjelini. Sloj ćelije fotoreceptora, uzet sam, ima značajno veću metaboličku potrebu. 12,13 Sva ta energija mora se isporučiti brzo i efikasno. Neposredno ispod svakog fotoreceptora leži sloj žilnice. Ovaj sloj sadrži gusto kapilarno ležište zvano choriocapillaris. Jedina stvar koja razdvaja kapilare od direktnog kontakta sa fotoreceptorima je vrlo tanak (debeo jedne ćelije) retinalno pigmentirani epitelni sloj (RPE). Ove kapilare su mnogo veće od prosjeka i imaju 18-50 mikrona u promjeru. Omogućuju ogromnu relativnu opskrbu krvlju po gramu tkiva i čak 80% ukupne opskrbe krvlju cijelog oka. S druge strane, retinalna arterija koja prolazi kroz "slijepu pjegu" i distribuira se preko prednje mrežnice opskrbljujući potrebe živčanog sloja, doprinosi samo 5% ukupne opskrbe krvi mrežnicom. 15 Neposredna blizina opskrbe horoidne krvlju fotoreceptorskim ćelijama bez ikakvog dodatnog interventnog tkiva ili prostora kao što su nervi i ganglijske ćelije (tj.: iz "izokrenutog" sistema) omogućava najbržu i najefikasniju isporuku vitalnih nutrijenata i uklanjanje ogromnog broja količine nastalog otpada. Ćelije koje uklanjaju ovaj otpad i opskrbljuju nekoliko potrebnih elemenata fotoreceptorima su RPE ćelije.

Svakodnevni štapovi i češeri bacaju oko 10% svojih segmentiranih diskova. Šipke u prosjeku imaju 700 do 1.000 diskova, dok čunjevi prosječno 1.000 do 1.200 diskova. 16 Ovo samo po sebi stvara vrlo veliku metaboličku potražnju za RPE ćelijama koje moraju reciklirati ovaj veliki broj prolivenih diskova. Pogodno je da ovi diskovi ne moraju da putuju predaleko da bi stigli do RPE ćelija jer su odlepljeni od kraja fotoreceptora koji direktno kontaktira sloj RPE ćelije. Ako bi se ovi diskovi odvojili u suprotnom smjeru (prema sočivu i rožnjači), njihov visok nivo ljuštenja bi ubrzo stvorio mutnu izmaglicu ispred fotoreceptora, koja se ne bi mogla očistiti tako brzo koliko bi bilo potrebno za održavanje najvišeg nivoa. stepen vizuelne jasnoće. Ova visoka stopa recikliranja održava vrlo visoku osjetljivost fotoreceptora. RPE ćelije također sadrže retinol izomerazu. Trans-retinal se mora ponovo pretvoriti u 11-cis-retinal u vizualnoj molekularnoj kaskadi. Uz pomoć vitamina-A i retinol izomeraze, RPE ćelije su u stanju da to urade i zatim prenesu ove podmlađene molekule nazad do fotoreceptora. 17 Zanimljivo je to što RPE ćelije u mrežnicama glavonožaca nemaju retinol izomerazu. 18 Međutim, mrežnjače svih videćih kralježnjaka imaju ovaj važan enzim. Sve ove funkcije zahtijevaju velike količine energije i stoga RPE ćelije, kao i fotoreceptorske ćelije, moraju biti u neposrednoj blizini vrlo dobre opskrbe krvlju, što naravno i jesu. Također, kako naziv implicira, RPE ćelije su pigmentirane vrlo tamnim/crnim pigmentom koji se zove melanin. Ovaj melanin apsorbira raspršeno svjetlo, sprječavajući tako zalutale refleksije fotona i indirektnu aktivaciju fotoreceptora. Ovo značajno pomaže u stvaranju jasne/oštre slike na mrežnjači. Postoji drugačiji sistem za neke druge kičmenjake kao što su mačke koje imaju reflektirajući sloj nazvan tapetum lucidus, koji omogućava bolji noćni vid (šest puta bolji od ljudi), ali lošiji dnevni vid. 19

Dakle, vidimo da invertirane mrežnice izgleda imaju neke barem marginalne, ako ne i značajne prednosti na osnovu potreba njihovih vlasnika. Također imamo dokaz da su najbolje oči na svijetu za detekciju i interpretaciju slike izokrenute što se tiče organizacije mrežnjače. Što se tiče nedostataka, oni općenito nemaju praktičan značaj u odnosu na ukupnu relativnu funkciju. Čini se da čak i Dawkins priznaje da je njegov nemir uglavnom estetski. Uzmite u obzir sljedeće priznanje od Dawkinsa:

Uz jedan izuzetak, sve oči koje sam do sada ilustrirao imaju svoje fotoćelije ispred živaca koji ih povezuju s mozgom. Ovo je očigledan način za to, ali nije univerzalan. Plosnati crv svoje fotoćelije očito drži na pogrešnoj strani njihovih nerava. Kao i naše vlastito oko kičmenjaka. Fotoćelije su usmjerene unatrag, dalje od svjetlosti. Ovo nije tako glupo kako zvuči. Budući da su vrlo sićušni i prozirni, nije mnogo bitno na koju stranu usmjeravaju: većina fotona će proći pravo kroz njih, a zatim proći kroz niz pregrada napunjenih pigmentima koji čekaju da ih uhvate. 20

Kako se ispostavilo, navodni problemi koje Dawkins pronalazi s invertiranom retinom postaju stvarne prednosti u svjetlu nedavnog istraživanja koje su objavili Kristian Franze et. al., u izdanju PNAS -a iz maja 2007. (vidi gornju sliku). Kako se ispostavilo, "ćelije" su živa optička vlakna u retini kralježnjaka. "21 Razmotrite zapažanja i zaključke autora u sljedećem sažetku njihovog rada:

Iako su biološke ćelije uglavnom transparentne, one su fazni objekti koji se razlikuju po obliku i indeksu loma. Svaka slika koja se projicira kroz slojeve nasumično orijentisanih ćelija obično će biti izobličena lomom, refleksijom i rasipanjem. Kontraintuitivno, retina oka kralježnjaka je invertirana u odnosu na svoju optičku funkciju i svjetlost mora proći kroz nekoliko slojeva tkiva prije nego što stigne do fotoreceptorskih stanica koje detektiraju svjetlost. Ovdje izvještavamo o specifičnim optičkim svojstvima glijalnih ćelija prisutnih u retini, što bi moglo doprinijeti optimizaciji ove naizgled nepovoljne situacije. Istražili smo netaknuto retinalno tkivo i pojedinačne Mullerove ćelije, koje su radijalne glijalne ćelije koje se protežu cijelom debljinom retine. Mullerove ćelije imaju produženi oblik lijevka, veći indeks loma od okolnog tkiva i orijentirane su u smjeru širenja svjetlosti. Konfokalna mikroskopija retinalnog tkiva transmisijom i refleksijom in vitro i in vivo pokazala je da ove ćelije omogućuju nisko rasipanje svjetlosti sa površine mrežnice do ćelija fotoreceptora. Koristeći modificiranu lasersku zamku s dvostrukim snopom, također bismo mogli pokazati da pojedinačne Mullerove ćelije djeluju kao optička vlakna. Nadalje, njihov paralelni niz u mrežnici podsjeća na vlaknaste ploče koje se koriste za prijenos slike s malim izobličenjem. Stoga se čini da Mullerove ćelije posreduju u prenošenju slike kroz mrežnicu kralježnjaka uz minimalna izobličenja i male gubitke. Ovo otkriće razjašnjava fundamentalnu karakteristiku invertirane retine kao optičkog sistema i pripisuje novu funkciju glijalnim ćelijama. 21

A Dawkins bi nas uvjerio da nijedan "inteligentan" dizajner to ne bi učinio na taj način? Zaista?

Reći da je ljudsko oko definitivan dokaz nedostatka promišljenog dizajna, mislim da je pomalo drsko. Čini se da je ovo posebno istinito kada se uzme u obzir činjenica da najbolje od moderne ljudske nauke i inženjerstva nije proizvelo ni djelić računarskih i slikovnih sposobnosti ljudskog oka. Kako se onda možemo, bez obzira na to što znamo, u vezi s takvim čudima složene funkcije, nadati da ćemo precizno procijeniti relativnu podobnost ili logiku nečega što je daleko iznad naših vlastitih mogućnosti? Treba li netko tko se ne može ni približiti razumijevanju ili stvaranju objekta koji promatra, pomisliti da kritizira, a da ne spominjemo omalovažavanje djela koje mu predstoji? To bi bilo kao da šestogodišnje dijete pokušava inženjeru reći kako da dizajnira neboder ili da je jedna od njegovih zgrada "bolje" od ostalih. Sve dok Dawkins ili netko drugi zaista ne može učiniti nešto dobro ili bolje od ljudskog oka, pozvao bih ih da razmotre glupost svojih napora u pokušaju donošenja vrijednosnih sudova o takvim stvarima, koje su očito među najljepšima i izvan najljepših zapanjujuća djela ljudskog genija i umjetnosti koja postoji.

Ako i kada ljudi postignu i nadmaše ovaj nivo kreativnosti i genijalnosti i budu u mogućnosti eksperimentalno dokazati postojanje stvarnih nedostataka u funkciji ljudskih očiju i drugih takvih čuda, bi li ovi dokazi isključili dizajnera? Ne. Intuitivno, čini se da takva složenost koju vidimo u živim bićima govori o dizajnu jer ima očigledan izgled dizajna. To priznaje i Richard Dawkins u naslovu svoje knjige, "Slijepi urar". Za one koji žele predložiti naturalistički mehanizam za objašnjenje složenosti, teret dokazivanja se ne može osloboditi pozivanjem na pretpostavljeni dizajn & quotflaws. & "Najbolje što evolucionist može učiniti da opovrgne teoriju dizajna je pokazati neke stvarne primjere evolucije na djelu" gdje čisto naturalistički mehanizam zapravo funkcionira kako bi formirao uporedivo složenu funkciju dijelova koji međusobno djeluju. Još nisam vidio ovo urađeno. Kako trenutno stoji, teorija evolucije temelji se samo na korelaciji i zaključivanju, ali ne i na stvarnoj demonstraciji. Najbolji primjeri evolucije na djelu bave se evolucijom vrlo jednostavnih enzimskih funkcija, kao što je evolucija enzima galaktozidaze u E. coli. pa čak i ova evolucija ima svoja jasna ograničenja. Još nisam vidio da se "neumanjivo složen" sistem funkcija evoluirao u slučaju da dotična funkcija zahtijeva više od nekoliko stotina prilično određenih aminokiselinskih "dijelova" koji rade zajedno u isto vrijeme. Na primjer, sistem pokretljivosti flagelarne bakterije zahtijeva nekoliko hiljada prilično određenih aminokiselinskih "dijelova" u obliku nekoliko desetina pojedinačnih proteina, koji rade zajedno u jedinstvenoj harmoniji u isto vrijeme. Naravno, postoji mnogo različitih vrsta bakterijskih sistema pokretljivosti, ali svi oni zahtijevaju nekoliko tisuća prilično određenih aminokiselina koje rade zajedno prije nego što se funkcija pokretljivosti može ostvariti. Takav nivo funkcionalne složenosti nikada nije opažen da se razvija kroz bilo kakav naturalistički proces.

Ako se pažljivo pogleda prosječno vrijeme potrebno za evoluciju takvog višedijelnog sistema funkcija, Dawkins i drugi evolucionisti će vrlo vjerojatno čekati jako dugo na bilo kakvu eksperimentalnu potvrdu. Nije ni čudo što su hipotetičke tvrdnje o nedostacima dizajna tako česte. Čini se da nema previše toga daljeg što se tiče značajnog primjera stvarne evolucije na djelu. Statistika se protivi takvom procesu koji zaista funkcionira u stvarnom životu (nešto poput stroja za vječno kretanje). Dakle, evolucionistima ostaje argument nedostatka dizajna - argument koji se oslanja na pretpostavljeno razumijevanje identiteta, motiva i sposobnosti bilo kojeg mogućeg dizajnera ili zbirke dizajnera. Takvi argumenti ne dokazuju ništa osim arogancije onih koji takve argumente koriste – pogotovo kada sami oni koji takve argumente predlažu ne mogu ništa učiniti ni približno uporedivim sa mnogo manje boljim od onog što omalovažavaju.

Darwin, Charles. Poreklo vrsta (1872), 6. izdanje, New York University Press, New York, 1988.

Behe, Michael J., Darwinova crna kutija, Simon & Schuster Inc., 1996.

Dawkins, R., 1986. Slijepi časovničar: Zašto dokazi evolucije otkrivaju svemir bez dizajna. W.W. Norton and Company, New York, str. 93.

J. Z. Young, "The Anatomy of the Nervous System," Octopus Vulgaris (New York: Oxford University Press, 1971), 441.

Frank Gill, Ornitologija (New York: W. H. Freeman, 1995.), 189.

Timothy Goldsmith, "Optimizacija, ograničenje i istorija u evoluciji očiju", The Quarterly Review of Biology 65: 3 (septembar 1990.): 281-2.

Robert D. Barnes, Zoologija beskičmenjaka (Philadelphia, PA: Saunders, 1980), 454.

H. S. Hamilton, "Konvergentna evolucija-Odgovaraju li Hobotnica i Ljudske oči?" CRSQ 24 (1987): 82 - 5.

Bernhard Grzimek, Grzimekova enciklopedija životinjskog života (New York: Van Nostrand Reinhold Co., 1972), 191.

B. V. Budelmann, "Organi čula glavonožaca, živci i mozak: prilagođavanja za visoke performanse i stil života", u Fiziologija glavonožaca, ed. Hans Portner, et al. (Australija: Gordon and Breach Pub., 1994), 15.

Martin Džon Vels, Hobotnica: fiziologija i ponašanje naprednog beskičmenjaka (London: Chapman and Hall, 1978.), 150.

Futterman, S. (1975). Metabolizam i fotokemija u retini, u Adlerovoj fiziologiji oka, 6. izdanje, ed. R.A. Mojsije. St. Louis: C.V. Mosby Company, str. 406-419 str. 406.

Whikehart, D.R. (1994). Biohemija oka. Boston: Butterworth-Heinemann, str. 73.

J. M. Risco i W. Noanitaya, Invest. Opthalmol. Vis. Sci. 19 [1980]: 5.

Henkind, P., Hansen, R.I., Szalay, J. (1979). Očna cirkulacija, in Fiziologija ljudskog oka i vidnog sistema, ed. R.R. Records. Maryland: Harper & Row Publishers, str. 98-155 str. 119

Dean Bok, & "Otklanjanje fotoreceptorskog diska na retini i fagocitoza pigmentnog epitela" & quot in Pigmentni epitel retine, 148.

T. Hewitt i Rubin Adler, "The retinalni pigmentni epitel i interfotoreceptorska matrica: struktura i specijalizirane funkcije" u Retina, 58.

D. B. Bridges, "Distribucija retinol izomeraze u očima kičmenjaka i njeno pojavljivanje tokom razvoja retine," Vision Research 29:12 (1989): 1711–7.

M. Ali i A. Klyne, Vizija kod kralježnjaka, New York: Plenum Press, 1985.

Richard Dawkins, Climbing Mount Improbable (New York: W. W. Norton, 1996.), 170.

, , , , , , , , i , Muller ćelije su živa optička vlakna u retini kralježnjaka, PNAS | 15. maja 2007. | vol. 104 | br. 20 | 8287-8292 (Veza)

D.-E. Nilsson i S. Pelger, Pesimistička procjena vremena potrebnog za razvoj oka, Zbornik radova Kraljevskog društva London B, 1994, 256, str. 53-58. Pogledajte i arhivu Don Lindsaya (veza)


Diskusija

Postoje kontroverze u vezi sa sigurnošću umrežavanja skleralnog kolagena (CXL) riboflavinom/ultraljubičastim A (UVA), kao što je oštećenje retine izazvano ultraljubičastim zracima.U usporedbi s ubrzanim CXL -ovima koji koriste kraće vrijeme tretmana s većim UVA zračenjem [24–25], konvencionalni CXL pristup (3,0 mW/cm 2, 30 min) primijenjen je u ovom istraživanju jer je općenito proučavan i primijenjen u oba eksperimenta in vivo skleralnog CXL -a [11, 13, 20] i u kliničkoj praksi CXL -a rožnice [26–27]. Prema prethodnim studijama [11–13], ekvatorijalna sklera izabrana je kao područje liječenja skleralnih CXL postupaka, a dokazano je da je biomehanička snaga sklere povećana više od 8 mjeseci postoperativno. Dok su sigurnosni rezultati i potencijalni rizik za mrežnicu još uvijek bili u nedoumici [28]. U ovoj studiji, biološki parametri retine i horoideje su ispitivani SD-OCT i OCTA pregledima, sa ciljem da se potvrdi sigurnost ove skleralne CXL tehnike in vivo primata.

U analizi debljine retine, SD-OCT je izveden prije i poslije operacije. Nije bilo statističke razlike između CXL očiju i kontrolnih očiju u različitim pre-/postoperativnim periodima u debljini retine za devet ETDRS potpolja (svako P>0,05). Ovi rezultati su pokazali da na debljinu retine u mjerenom području nije utjecao skleralni CXL kod rezus majmuna.

Gustina protoka je indeks koji odražava kvantitativno mjerenje vaskularne gustine [29]. U ovoj studiji nije zabilježena statistička razlika između dvije grupe u različitim pre-/postoperativnim periodima u gustini protoka površinskih vaskularnih mreža retine (svaka P>0,05). Pokazano je da skleralni CXL kod rezus majmuna nije utjecao na površinsku vaskularnu gustinu u makularnom području.

Debljina koroidee na 1500 μm temporalno od fovea centra CXL očiju pokazala je značajno smanjenje u 1 sedmici postoperativno (P<0,05), ali se naknadno povećala u odnosu na 1 mjesec postoperativno, i nije pronađena statistička razlika između dvije grupe u narednim periodima ( svaki P>0,05). U drugim zonama nije postojala statistička razlika između dvije grupe postoperativno (svaka P> 0,05). U prethodnim studijama [30–32], mnogi faktori mogli bi utjecati na debljinu žilnice, uključujući dob, aksijalnu dužinu, spol i očni tlak, a još uvijek nije poznato kako i utiču li ti čimbenici na lokalnu geometriju horoida. Hipoteza je demonstrirana da bi horoidalna cirkulacija mogla igrati ulogu u distribuciji debljine koroide [33–34] tako da bi smanjeni volumen u korioidnom vaskularnom krevetu doveo do smanjenja debljine koroide.

U ovoj studiji nije zabilježena statistička razlika u IOP-u, sfernom ekvivalentu i aksijalnoj dužini između dvije grupe u različitim pre-/postoperativnim periodima. Stoga, s obzirom na to da je sklera neka vrsta tkiva s rijetkom vaskulaturom i prodiru kroz krvne žile koje opskrbljuju žilnicu, spekuliramo da bi lokalna kapilara unutar skleralnog tkiva mogla biti privremeno zahvaćena CXL operacijom, što bi dovelo do smanjenog protoka krvi u zoni ozračivanja. Stoga bi lokalna horoidalna cirkulacija mogla biti privremeno poremećena. Moguće je da je smanjenje horoidalne cirkulacije uzrokovalo tanju debljinu horoidee u akutnoj postoperativnoj fazi, te da se može vratiti na normalan nivo uporedo s autonomnom regulacijom [33, 35] naknadno prema rezultatima u ovoj studiji. Dok na gustinu vaskularnog protoka i debljinu retine nije utjecao skleralni CXL postoperativno.

Treba spomenuti potencijalna ograničenja našeg istraživanja. Prvo, retinalni i horoidalni parametri mjereni in vivo u ovoj studiji ograničeni su na stražnji pol očne jabučice, gdje nisu u osnovi liječenja. Međutim, do sada nije postojala OCT oprema koja bi pružala softver za mjerenje u ekvatorijalnoj regiji. Potencijalne štetne učinke u neposrednoj blizini mjesta primjene treba istražiti daljnjim histološkim pregledom. Drugo, dok je ručno mjerenje debljine koroide jedan od nedostataka ove studije, do sada, postojeća oprema nije isporučila softver za automatizirano mjerenje. Konačno, ovi rezultati bi mogli biti validni za rezus majmune, a nije razjašnjeno da li su rezultati primjenjivi i na druge vrste.

Zaključno, ovo istraživanje je otkrilo da se debljina horoida u blizini umrežene regije može privremeno promijeniti nakon skleralnog CXL -a. To može biti rezultat reverzibilne prolazne mikrocirkulacijske disfunkcije žilnice, a moglo bi se postupno oporaviti nakon 1 mjeseca postoperativno. Na gustoću vaskularnog toka i debljinu mrežnice nije utjecao skleralni CXL. Potencijalna uloga skleralnog CXL -a u učinku ove promjene ostaje da se istraži. Potrebno je provesti daljnje studije kako bi se procijenio patološki rezultat i dugoročni učinak skleralnog CXL-a u kliničkoj primjeni.


Pogledajte video: Bolesti oka (Oktobar 2022).