آگاهی فرگشت و داروینیسم
از زمان پیدایش حیات تا کنون کره زمین شاهد طلوع و غروب خورشید بوده است و نور نقش برجستهای در تحول ساختار چشم داشته است. همه چشمهای سلسله جانداران میتوانند منشأ واحدی(monopolistic) داشته و از یک گونه چشم نشات گرفته باشند یا آنکه از ساختارهای مختلف(polyethylene) در زمانهای مختلف برخاسته باشند.
سالوینی پلاون و ارنست مایر در اثر برجسته خود به سال ۱۹۷۷ ساختار کلی،نوع گیرندههای نوری و منشا بافتهای چشمی، موقعیت اتصال اکسونی و سایر مولفههای آناتومیک چشمهای جانداران گوناگون را با هم مقایسه کرده و به این نتیجه رسیدند که چشمهای جانوران در جریان فرگشت(تکامل) خاستگاه واحد نداشته و حدودا ۴۰ بار در طی تکامل ظاهر شدهاند.این دیدگاه در طی سالهای اخیر دچار تزلزل شده است.
اما این مسئله چه اهمیتی دارد؟در دوره کامبرین چشم‌ها بصورت بسیار ساده برای درک نور اما نه برای پردازش اطلاعات مربوط به سمت و جهت ظاهر شدند. با گسترش سریع انواع جانوران در دوره کامبرین ساختار چشم‌ها نیز به سرعت تکامل یافتند و در این دوره نرمتنان، بندپایان و طناب‌داران با چشمهای کارآمد ظاهر شدند.
ساختار و کارکرد چشم در این سه شاخه جانوران تا حدودی متفاوت است: سلولهای گیرنده نور اصولا به دو دسته دارای مژک(cilia) و تاژکهای کوچک یا میکروویلی(micro villi)تقسیم میشوند که نوع اول در مهرهداران و نوع دوم در بیمهرگان وجود دارد. در بند پایان و نرمتنان سلولهای گیرنده‌ی نور در پاسخ به نور از طریق باز شدن کانالهای سدیمی دپلاریزه میشوند،در حالیکه در مهرداران، نور برعکس باعث هیپرپلاریزه شدن میگردد.
خاستگاه جنینی اجزا چشم نیز در شاخههای مختلف متفاوت است.در سرپایان چشم از چینهای مکرر اپیدرمی ایجاد میشود در حالیکه در مهرهداران چشم‌ها از صفحه عصبی(plate neural) که اپیدرم مجاور خود را جهت تبدیل شدن به لنز تحریک میکند به وجود میآیند.تشکیل اجزا چشم با توجه به منشأ جنینی در شکل۱ نشان داده شده است.
تمامی چشمهای موجود در جانوران از پروتئینی به نام اوپسین(op-sin) استفاده میکنند.مطالعات ژنتیکی نشان دادهاند که تمامی اوپسینها مشابه(homologous) یکدیگر هستند و از یک جد مشترک نشأت گرفتهاند.اما اوپسینها قبل از به وجود آمدن چشم نیز در بدن جانداران وجود داشتهاند و نقشهای دیگری را ایفا میکردند.
مولکول اوپیسن اجدادی حدود ۳۵۰-۴۰۰ میلیون سال قبل به چهار خانواده مخرط‌ها(cones) در چشم تقسیم میشود و بدین ترتیب دید رنگی حاصل میشود.بعدها خانواده اوپسین مربوط به استوانهها(rods) در چشم ظاهر گردید.
در پستانداران غلبه با استوانهها است و حدود ۳۵ میلیون سال پیش مجددا دید رنگی بر اساس ۳ رنگدانه در پستانداران ظاهر گردید.در واقع دید رنگی در ابتدا به وجود آمد و مدتی بعد با غلبه استوانهها دید در تاریکی ارجحیت یافت و مجددا طی ۳۵ میلیون سال قبل دید رنگی در حیات جانوران برجسته گردید.
شکل۱: تشکیل چشم با توجه به بافتهای جنینی.(a)چشم یک مهرهدار(b)چشم مرکب یک بندپا(c)چشم در سرپایان(d)یک چشم مرکب در کرمهای لولهای / توجه داشته باشید که ساخته شدن چشم‌ها بطور محسوسی تفاوت دارد.به عنوان مثال در طناب‌داران، سلولهای گیرنده نور از سیستم عصبی مرکزی نشأت میگیرند اما در بندپایان و سرپایان از تمایز اپیدرمی ناشی میشوند. بلاوه در مهرهداران سلولهای گیرنده نور رو به عقب چشم هستند در حالی که در سرپایان این سلولها رو جلوی چشم (everse) میباشند.
اخیرا گرینگ و ایکئو ابزار داشتند که یک ژن اصلی به نام پاکس Pax-6 در گونههای متفاوت جانداران می‌تواند تشکیل ساختار چشم را آغاز کند. بنا بر این همه چشمهای جانداران جد مشترکی دارند.
گرینگ و همکارانش نشان دادند که ژنی موسوم به eyeless در مگس میوه وجود دارد که در شکلگیری چشم‌ها نقش بسیار حیاتی بعهده دارد و این ژن شباهت زیادی به ژنی موسوم به Pax-6 در موش و Aniridia در انسان دارد.
هالدر نشان داد که فعالسازی هدفدار ژنهای eyeless و ۶- Pax می‌تواند باعث ایجاد چشمهای نابجا گردد.این کشف هالدر را بر آن داشت که «ژن اصلی کنترل» تکامل چشم بنامد.«ژنهای اصلی کنترل» سلسلهای از ژنها هستند که فعال شدن آنها ساخته شدن یک دستگاه بدن را مشخص و معین میکند.
کشف یک ژن که می‌تواند شکلگیری چشم را در جانوران آغاز کند باعث شد تا عدهای به این نتیجه برسند که کل چشمهای جانوران منشأ تکاملی مشترکی دارند بویژه که تمامی شواهد نشانگر آن هستند که ژن Pax-6 بطور نسبتا ثابتی در طی تکامل حفظ شده است. از سوی دیگر بعضی از جانوران دارای ژن Pax-6 هستند اما فاقد چشم میباشند و از طرفی قدمت آن به قبل از پیدایش چشم‌ها بازمیگردد.همچنین ژنهای دیگری نیز کشف شدهاند که همگی قادر به القا تشکیل چشم هستند. با توجه به این شواهد منشأ واحد یا چندگانه چشم‌ها در تکامل هنوز جای بحث دارد و یکی از مباحث جنجالی علوم عصبی است.