«Третий глаз» человека не исчез? Ученые предложили новую версию происхождения зрения

Международная группа исследователей представила необычную гипотезу, которая может изменить представления о происхождении зрения у позвоночных животных. Согласно результатам работы, опубликованной в научном журнале Current Biology, современные глаза человека и других позвоночных могли возникнуть не из пары древних органов зрения, как считалось ранее, а из единственного центрального глаза, существовавшего у далекого предка более 600 миллионов лет назад.

Хотя речь не идет о мистическом «третьем глазе» в популярном понимании этого термина, исследование действительно указывает на то, что следы древнего светочувствительного органа могли сохраниться в организме человека до наших дней.

Загадка эволюции зрения

Вопрос происхождения глаз остается одной из самых сложных тем в эволюционной биологии. На протяжении десятилетий ученые пытались объяснить, почему зрительная система позвоночных заметно отличается от глаз большинства других животных.

Основное различие связано со строением светочувствительных клеток — фоторецепторов. В природе существует два их основных типа: рабдомерные и цилиарные.

У большинства беспозвоночных животных, включая насекомых, моллюсков и ракообразных, именно рабдомерные клетки образуют органы зрения. Цилиарные же клетки обычно выполняют вспомогательные функции, связанные с восприятием уровня освещенности и регулированием биологических ритмов.

У позвоночных картина выглядит значительно сложнее. В сетчатке человека свет воспринимают цилиарные фоторецепторы — палочки и колбочки. Однако дальнейшая передача сигнала происходит через нервные клетки, обладающие признаками рабдомерных фоторецепторов.

По словам исследователей, подобная комбинация является уникальной и практически не встречается у других групп животных. Именно этот факт долгое время оставался одной из нерешенных загадок эволюции.

Исследование 36 групп животных

Чтобы разобраться в происхождении этой особенности, ученые провели масштабный сравнительный анализ. Они изучили расположение светочувствительных клеток и принципы работы органов зрения у представителей 36 крупных эволюционных линий животных.

Полученные данные позволили исследователям реконструировать возможный облик общего предка позвоночных. Согласно новой гипотезе, это было небольшое червеобразное существо, обитавшее в древних морях около 600 миллионов лет назад.

Особенностью этого организма могла быть необычная зрительная система: два боковых глаза и один центральный светочувствительный орган, расположенный в верхней части головы.

Именно центральный глаз, по мнению авторов исследования, впоследствии сыграл ключевую роль в формировании зрения позвоночных.

Почему исчезли древние глаза

Ученые предполагают, что на определенном этапе эволюции предки позвоночных изменили образ жизни. Они стали менее подвижными и начали проводить значительную часть времени, зарываясь в морской грунт.

В таких условиях полноценное зрение перестало быть жизненно необходимым. Сложные боковые глаза постепенно утратили свое значение и со временем исчезли.

Однако полностью отказаться от восприятия света организм не мог.

Даже находясь в толще грунта, животному было важно понимать, где находится поверхность, определять смену дня и ночи и ориентироваться во времени. Для выполнения этих задач достаточно было простого светочувствительного органа.

Как объясняет один из авторов исследования, нейробиолог Том Баден, именно поэтому центральный глаз мог сохраниться, тогда как боковые органы зрения были утрачены.

Второе рождение зрения

Дальнейшее развитие событий, по мнению ученых, оказалось еще более удивительным.

Когда древние позвоночные вновь вернулись к активному образу жизни и начали свободно плавать, им снова понадобилось полноценное зрение. Однако эволюции уже не было смысла заново создавать сложный орган с нуля.

Вместо этого она могла использовать сохранившийся центральный глаз.

Исследователи предполагают, что в течение миллионов лет этот орган постепенно усложнялся, а затем разделился на две части. После этого они сместились по бокам головы, превратившись в современные парные глаза позвоночных.

Если эта гипотеза подтвердится, она позволит объяснить необычное сочетание различных типов фоторецепторных клеток в сетчатке человека и других позвоночных животных.

Что осталось от древнего «третьего глаза»

Наиболее интригующая часть исследования касается возможных следов древнего центрального глаза в современном организме.

Авторы работы считают, что полностью этот орган мог не исчезнуть. Его эволюционным наследником может быть эпифиз — небольшая железа, расположенная глубоко в головном мозге.

Эпифиз, также известный как шишковидная железа, отвечает за выработку гормона мелатонина, который регулирует циклы сна и бодрствования. Работа этой железы тесно связана с освещенностью окружающей среды.

Фактически эпифиз продолжает выполнять одну из древнейших функций светочувствительных органов — помогает организму определять время суток и синхронизировать внутренние биологические часы.

Поэтому некоторые ученые рассматривают его как своеобразный эволюционный «реликт» древнего центрального глаза.

Живое доказательство из Новой Зеландии

Интересно, что у некоторых современных животных остатки такого органа сохранились гораздо лучше.

Наиболее известный пример — гаттерия, редкая рептилия, обитающая исключительно в Новой Зеландии. Это животное считается одним из самых древних представителей современных позвоночных.

На верхней части головы гаттерии расположен так называемый теменной глаз. Он содержит элементы, напоминающие строение обычного глаза: светочувствительные клетки, подобие сетчатки и даже структуру, похожую на хрусталик.

Хотя этот орган не позволяет видеть окружающий мир в привычном понимании, он способен реагировать на свет и участвует в регуляции суточных ритмов.

Для сторонников новой гипотезы гаттерия представляет особый интерес, поскольку демонстрирует, как могли выглядеть промежуточные этапы эволюции светочувствительных органов.

Что это меняет для науки

Исследование не означает, что у человека когда-либо существовал полноценный «третий глаз» в фантастическом смысле этого слова. Речь идет исключительно об эволюционной истории органов зрения.

Тем не менее работа предлагает новую модель происхождения глаз позвоночных и помогает объяснить ряд особенностей строения человеческой сетчатки, которые ранее оставались без убедительного объяснения.

Как и любая новая научная гипотеза, эта версия потребует дальнейших исследований и подтверждений. Однако уже сейчас она показывает, насколько сложным и неожиданным может быть путь эволюции.

Возможно, один из самых совершенных органов человеческого организма — глаз — действительно берет свое начало от древнего светочувствительного органа, который когда-то располагался в центре головы морского существа, населявшего Землю задолго до появления первых позвоночных животных.

Статья написана в формате расширенного научно-популярного материала объемом около 900 слов с журналистской подачей и дополнительными пояснениями контекста исследования.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что береги зрение летом: пять привычек, которые незаметно вредят глазам