Знание-сила, 2003 № 03 (909)
Шрифт:
Острота зрения повышалась по мере того, как сужалось наружное отверстие глаза. Так появился глаз с точечным зрачком, напоминавший камеру-обскуру. Им смотрит на мир моллюск наутилус, родич давно вымерших аммонитов. Толщина глаза у наутилуса – около сантиметра. На его сетчатке имеется до четырех миллионов светочувствительных клеток. Однако этот орган зрения улавливает слишком мало света. Поэтому мир для наутилуса выглядит мрачно.
Итак, на каком-то этапе эволюция привела к появлению двух различных органов зрения. Один – назовем его «глаз оптимиста» – позволял видеть все в светлых красках, но очертания предметов были смутными, неясными, расплывчатыми. Другой – «глаз пессимиста» – видел все в черных тонах; мир казался грубым, изломанным, резко очерченным.
Позднее над зрачком нарастает прозрачная пленка; она защищает его от попадания грязи и в то же время меняет его преломляющую способность. Теперь все больше частиц света попадает внутрь глаза, к его светочувствительным клеткам. Так возникает первый примитивный хрусталик. Он фокусирует свет. Чем больше хрусталик, тем острее зрение. Для обладателя такого органа зрения – а именно он и называется «глазом» – окружающий мир становится ярким и отчетливым.
Глаз оказался таким совершенным органом зрения, что природа «изобрела» его дважды: он появился у головоногих моллюсков, а позднее у нас, позвоночных, причем у обеих групп животных выглядит он по-разному, да и развивается из различных тканей: у моллюсков - из эпителия, а у человека сетчатка и стекловидное тело возникают из нервной ткани, а хрусталик и роговица – из эпителия.
Морение звезды воспринимают свет отдельными светочувствительными клетками, разбросанными по всей поверхности тела. Эти животные способны лишь различать светлое и темное.
У медуз светочувствительные клетки сгруппировались в виде «глазного пятна». Теперь можно было оценить, с какой стороны двигался хищник.
У речной улитки чувствительность органа зрения заметно зависит от направления взгляда.
У моллюска ноутилуса появился глаз с точечным зрачком, напоминавший камеру-обскуру. Однако этот орган зрения улавливоет слишком мало света. Поэтому мир для наутилуса выглядит мрачно.
С появлением хрусталика окружающий мир становится ярким и отчетливым. Подобный глаз природа «изобретала» дважды. Его счастливыми обладателями стели моллюски и позвоночные животные.
Бычий слепень высматривает добычу
Богомол видит все вокруг, даже не поворачивая голову
Добавим, что у насекомых, трилобитов, ракообразных и некоторых других беспозвоночных
Тут впору сделать заметку на полях. В своей книге «Происхождение видов путем естественного отбора» Чарлз Дарвин назвал глаз «органом необычайного совершенства и сложности», и именно это привело его в замешательство. Неужели «зеркало мира», которое мы неизменно носим с собой, возникло из клочка кожи с вкрапленными в него светочувствительными клетками – вроде тех, которыми наделен дождевой червь? Дарвин признавался, что эта гипотеза казалась ему «в высшей степени абсурдной». А противники эволюционной теории по сей день приводят в пример именно глаз – несообразность его законам эволюции. Разве может – по чистой случайности – кожица превратиться в сложнейший орган чувств?
Однако они не правы. Так, глянув на несколько палочек, начерченных для счета дикарем, и, переведя взгляд на самые сложные уравнения высшей математики, с трудом представляешь, что «одно произошло из другого путем долгой эволюции». Но это именно так. Вот и в природе, оглядев ее владения, мы отыскали обладателей самых разных органов зрения. Они помогли нам, пусть очень схематично, понять, как развивалось зрение, как рождались все новые его органы. Что же добавляют в эту схему недавние исследования?
Шведские биологи Дан-Эрик Нильсон и Сюзанна Пелгер из Лундского университета смоделировали на компьютере историю эволюции глаза. В этой модели все началось с появления тонкого слоя клеток, чувствительных к свету. Над ним лежала прозрачная ткань, сквозь которую проникал свет; под ним – непрозрачный слой ткани.
Отдельные, незначительные мутации могли менять, например, толщину прозрачного слоя или кривизну светочувствительного слоя. Они происходили случайно. Ученые лишь внесли в свою математическую модель правило: если мутация улучшала качество изображения хотя бы на один процент, то она закреплялась в последующих поколениях.
Хищные птицы отыскивают грызунов по оставленным им ультрафиолетовым меткам
В конце концов, «зрительная пленка» превратилась в «пузырек», заполненный прозрачным студнем, а затем и в «рыбий глаз», снабженный настоящим хрусталиком. Нильсон и Пелгер попробовали оценить, сколько времени могла длиться подобная эволюция, причем они выбрали худший, самый медленный вариант развития. Все равно результат оказался сенсационным. Краткая история глаза насчитывала всего… чуть более полумиллиона лет – сущий миг для планеты. За это время сменилось 364 тысячи поколений животных, наделенных различными промежуточными типами органов зрения. Путем естественного отбора природа «проверила» все эти формы и выбрала лучшую – глаз с хрусталиком. Задача, как выяснилось, была из легких.
Подобная модель наглядно доказывает, что как только первые примитивные организмы открыли саму возможность «запечатлевать» мир – моментально копировать одним из своих органов расположение окружающих предметов и их форму, – тут же этот орган начат совершенствоваться, пока не достиг высшей формы развития. История глаза, в самом деле, оказалась краткой; она была «молниеносной войной» за возможность «видеть все в истинном свете». В победителях числятся все – и человек, и рыбы, и насекомые, и улитки, и даже эвглена, порой получше нас, «амбивалентных», различающая, где черное, а где белое.