فرگشت چشم‌ها، دیدن نور. بخش۲

تکامل چشم مگس

اما چشمان ساده را نباید فقط گام‌های بینابینی درمسیری دانست که به چشمان پیچیده‌تر منتهی می‌شود. آنهایی که امروز وجود دارند، جهت برآوردن نیازهای کاربرانشان تشکیل یافته‌اند. چشم‌های یک ستاره‌ی‌دریایی-روی نوک هر بازو- قادر به دیدن رنگ، جزئیات ریز یا اشیایی که با سرعت حرکت می‌کنند نیستند. اگر یک عقاب چشم آنها را داشت، با درخت برخورد می‌کرد.

اما از طرف دیگر، ستاره‌ی دریایی سعی ندارد یک خرگوش متحرک را ببیند و شکار کند. کافی است صخره‌های مرجانی-قطعات عظیم و بی‌تحرک زیردریا- را ببیند تا بتواند راه خانه‌اش را به آهستگی پیدا کند. چشم‌هایش این کار را می‌توانند انجام دهند و نیازی به تکامل بیشتر ندارند. قرار دادن چشم عقاب روی یک ستارهای دریایی تلاشی مذبوحانه است.

نیلسون می‌گوید: «چشم‌ها از ضعیف به بی‌نقصی تکامل نیافتند. آن‌ها از اجرای کامل چند وظیفه‌ی ساده به اجرای فوق‌العادهای کارهای پیچیدهای متعدد تکامل پیدا کردند.»

او این تعریف را چند سال پیش در الگویی قرار داد که تکامل چشم را به چهار مرحله تقسیم می کرد و هر مرحله از روی کارهایی که حیوان می‌توانست با چشم انجام بدهد تعیین می‌شد، نه ساختار فیزیکی آن.

مرحله‌ی اول شامل مشاهده‌ی شدت نور محیط، تعیین موقعیت روز و عمقی می‌شد که حیوان در آب قرار گرفته است. برای این مورد نیازی به چشم قوی نیست؛ تنها یک گیرنده‌ی نوری کافی است. هیدرا (Hydra) خویشاوند کوچک عروسی دریایی، چشم ندارد اما درون بدنش گیرنده‌های نوری هست. تاداوکلایو دیوید پلاچتسکی از دانشگاه کالیفرنیا و سانتا باربارا نشان دادند که این گیرنده‌هاسلول‌های نیشدار هیدرا را کنترل می‌کنند، تا در تاریکی‌راحت تر نیش بزنند. شاید این امر به جانور کمک می‌کند تا به سایه‌ی قربانیانِ گذری واکنش نشان دهد، یا نیش خود را برای شبانگاهان نگه دارد، یعنی زمانی که طعمه‌ها بیشترند.

در مرحله‌ی دومِ الگوی نیلسون، جانوران می‌توانند جهت ورود نور را تشخیص بدهند، زیرا گیرنده‌های نوری‌شان یک سپر به دست می‌آورند. معمولا به شکل رنگدان‌های تیره – که از ورود نور از بعضی جهات جلوگیری می‌کند.- حیوان مجهز به چنین گیرنده‌ای تصویری یک پیکسلی از جهان دارد؛ تصویری که چشم‌انداز واقعی محسوب نمی‌شود، اما برای حرکت به سوی منبعی از نور یا شناکنان دور شدن از آن و پناه بردن به سایه کمک می کند. این دقیقا همان کاری است که بسیاری از لاروهای دریایی انجام می‌دهند.

در مرحله‌ی سوم، گیرنده‌های نوری سپردار در چند گروه متمرکز می‌شوند که هر کدام به جهتی متفاوت نشانه می‌روند. حال صاحبان‌شان می‌توانند با جمع‌آوری اطلاعات درباره‌ی نورِ دریافتی از جهات مختلف، از دنیای پیرامون خود تصویری بسازند. آن‌ها می‌توانند صحنه‌ها را ببینند، هر چقدر هم که تار و برفکی باشند. اینجاست که توان ردیابی نور به قدرت بینایی کامل و گیرنده‌های نوری به چشم‌های واقعی تبدیل می‌شوند. جانوران دارای چشمان مرحله سه می‌توانند آشیانه‌ای مناسبی پیدا کنند، مانند ستاره‌های دریایی یا موانع را رد کنند، مانند عروس‌های دریایی.

در مرحله‌ی چهارم است که تکامل چشم‌ها و صاحبان‌شان در حقیقت شتاب می‌گیرد. با اضافه شدن عدسی‌ها جهت تمرکز نور دید شفاف و دقیق می‌شود. نیلسون می‌گوید: «وقتی به مرحله چهارم میرسی، فهرست کارهای انجام شده تمامی ندارد.»

شاید این انعطاف پذیری یکی از جرقه‌های بانی انفجار کامبرین بوده باشد. ناگهان رقابت بین شکارچی و شکار که سابقا به بوییدن، چشیدن و حس کردن از فواصل بسیار کوتاه محدود می‌شد، می‌توانست از فواصل دور صورت بگیرد. مسابقه‌ی تکاملی شروع شد و حیوانات با بزرگتر شدن جثه، تحرک بیشتر و درآوردن صدف، ستون فقرات و زره‌پوش به آن واکنش نشان دادند.

با تکامل آن‌ها، چشم‌ها هم تکامل پیدا کردند. همه‌ی ساختارهای بصری که امروزه وجود دارند در زمان انفجار کامبرین هم وجود داشتند، اما به روش‌های فوق‌العاده متفاوتی دقیق و پیچیده شده‌اند، آن هم برای کارهای خاصی.

به نظر می‌رسد که چشم بسیار بزرگ حشره‌ی می‌فلای نر روی چشم کوچکتری چسبیده است و به اسکن کردن آسمان‌ها جهت تشخیصی سایه‌ی حشرات ماده‌ی در حال پرواز اختصاص دارد. ماهی چهارچشم، که نامش بسیار مناسبان است. دو چشم دوربین خود را به دو دسته تقسیم کرده، تا نیمی از آن بالای سطح آب بنشیند و بیرون را بررسی کند و نیم دیگر مواظب خطرات و طعمه‌های زیر سطح آب باشد. چشم انسان نسبتا سریع عمل می‌کند. در تشخیصی تضادها مهارت دارد و از لحاظ وضوح تنها پرندگان شکاری از آن پیشی گرفته‌اند، چشمی همه کاره برای همه‌کاره‌ترین جاندار.

اینفوگرافیک تکامل چشم