У людей и всех остальных позвоночных мог быть необычный общий предок — крошечное морское существо с единственным глазом посередине головы.
Исследователи из Лундского университета и Университета Сассекса предполагают, что почти 600 миллионов лет назад предки позвоночных прошли через своеобразную «одноглазую» стадию. Позднее части этого центрального глаза могли дать начало парным глазам современных рыб, птиц, млекопитающих и человека.
Более того, остаток древней зрительной системы, вероятно, до сих пор находится внутри нашего мозга. Ученые связывают его с эпифизом — небольшой железой, которая участвует в регулировании сна.
Далекий предок позвоночных был маленьким червеобразным животным. Он жил в океане, почти не двигался и питался, отфильтровывая планктон из окружающей воды.
На более раннем этапе эволюции у этого существа, вероятно, имелись два глаза или по меньшей мере две группы светочувствительных клеток. Парное зрение особенно полезно подвижным животным: оно помогает определять направление, расстояние и положение объектов.
Однако после перехода к малоподвижному образу жизни такая система перестала давать заметное преимущество. На протяжении многих поколений парные глаза постепенно исчезли.
При этом в центре головы сохранилась группа клеток, способных воспринимать свет. Со временем из нее сформировался простой срединный глаз.
Вероятно, он не создавал подробного изображения. Зато мог помогать животному отличать день от ночи и понимать, где находится верх. Для жизни в океане этого было достаточно.
Спустя миллионы лет потомки этого существа снова начали активно плавать. Им потребовалось более развитое зрение, чтобы находить пищу, замечать препятствия и хищников, а также выбирать направление движения.
По версии исследователей, эволюция использовала части старого центрального глаза повторно. Из этой структуры постепенно сформировалась новая пара глаз, уже способная создавать изображение.
Такой необычный путь может объяснить, почему глаза позвоночных так сильно отличаются от глаз насекомых и кальмаров.
У позвоночных сетчатка развилась из ткани мозга. Она представляет собой тонкий слой в задней части глаза, содержащий светочувствительные клетки. Эти клетки превращают свет в электрические сигналы, которые затем передаются в мозг и складываются в изображение.
У насекомых и кальмаров глаза возникли другим путем — из тканей на поверхности головы. Именно поэтому их строение заметно отличается от строения человеческого глаза.
Ученые считают, что зрение позвоночных стало результатом сложного эволюционного обходного пути. Предок сначала лишился парных глаз после перехода к неподвижному образу жизни, сохранил простой глаз в центре головы, а затем использовал его элементы для создания новой и более совершенной зрительной системы.
К такому выводу исследователи пришли после сравнения светочувствительных клеток у разных групп животных. Они изучали, где эти клетки располагаются, как работают и с какими нервами и тканями связаны.
Эта теория также позволяет объяснить происхождение нервных цепей внутри сетчатки. Они начинают обрабатывать зрительную информацию еще до того, как она достигает мозга, выделяя яркость, контраст, движение и форму.
Самая удивительная часть гипотезы заключается в том, что древний срединный глаз мог исчезнуть не полностью.
Его наследником ученые считают эпифиз — небольшой орган, расположенный глубоко внутри мозга позвоночных. Человек не видит с его помощью изображения, однако эпифиз по-прежнему связан с реакцией организма на свет и темноту.
Он вырабатывает мелатонин — гормон, участвующий в управлении суточным ритмом. Благодаря этому внутреннему механизму организм определяет, когда нужно бодрствовать, а когда готовиться ко сну.
У многих позвоночных эпифиз способен непосредственно воспринимать свет. У человека сведения об освещении поступают в мозг главным образом через глаза, поэтому ночью выработка мелатонина увеличивается, а днем снижается.
Получается, что способность человеческого организма настраивать сон в зависимости от света может происходить от центрального глаза существа, жившего в океане около 600 миллионов лет назад.
