فرگشت چشم‌ها

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.

تکامل فرگشت چشم

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.

از ما حمایت کنید!

تمام کتاب‌ها و فیلم‌های مستند در سایت به صورت رایگان ارائه می‌شوند.

اگر می‌توانید از ما حمایت کنید تا بتوانیم هزینه‌های نگهداری سایت را تامین کنیم

می‌خواهم کمک کنم

برو به صفحه اول سایت