Oczy zawsze były dla nas bardzo ważne. Dostarczają nam mnóstwa informacji o otaczającym nas świecie. Patrzymy w nie, rozmawiając z innymi osobami, by odczytać ich intencje. Zwracamy uwagę na to, czy są szeroko otwarte (ze strachu lub podziwu) albo błyszczące (z podniecenia). W ostatnich latach oczy stały się jednak także kwestią polityczną – chodzi o walkę między zwolennikami a przeciwnikami ewolucjonizmu. Ci drudzy z lubością wskazują narząd wzroku jako przykład struktury zbyt skomplikowanej, by mogła powstać wskutek „przypadkowych” mutacji. Zdaniem kreacjonistów oko musiało zostać zaprojektowane przez kogoś – zapewne jakąś nieziemską istotę wyższą.
Faktem jest, że ewolucja wzroku jest niezwykle skomplikowana – przynajmniej na pierwszy rzut przysłowiowego oka. Nie ma chyba innego narządu, w przypadku którego można byłoby znaleźć tak wiele odmiennych rozwiązań technicznych, a zarazem tak liczne przykłady konwergencji – podobieństwa funkcjonalnego u zupełnie niemal niespokrewnionych ze sobą przedstawicieli różnych grup systematycznych. Ale nauka potrafi uporać się nawet z tą łamigłówką.
BIOLOGICZNE OBIEKTYWY
Generalnie ewolucja oczu poszła w dwie strony, kładąc nacisk bądź to na funkcjonalność, bądź też na uniwersalny charakter. Oko ludzkie jest uniwersalne: łączy w sobie szereg odmiennych funkcji, co jest pewnego rodzaju kompromisem między jakością widzenia a funkcjonalnością samego narządu. Oczywiście tego typu rozwiązania nie są wolne od wad. Nie radzimy sobie zbyt dobrze po zmroku, nie dostrzegamy ultrafioletu ani podczerwieni, a pole naszego widzenia jest stosunkowo wąskie. Z drugiej strony – mamy tylko jedną parę oczu, więc nie oczekujmy zbyt wiele.
Jeden typ narządu wzroku – tak jak w naszym przypadku – wcale bowiem nie musi być optymalnym rozwiązaniem. Dowodzi tego przykład pająków, które dysponują kilkoma parami ściśle wyspecjalizowanych oczu. Jest to rozwiązanie bardziej ergonomiczne zwłaszcza że ich budowa jest wówczas prostsza. Nasuwa się tutaj analogia do obiektywów do aparatu fotograficznego. Tzw. uniwersalne obiektywy mają szeroki zakres ogniskowych – można robić nimi zarówno portrety, jak i pejzaże. Zdjęcia być może wyjdą nie najgorsze, nigdy jednak nie będą tak dobre jak te, zrobione przy użyciu specjalnych obiektywów. Dlatego torby profesjonalnych fotografików wypchane są takowymi po brzegi.
W ROZMAITOŚCI SIŁA
Bardzo specjalistycznym sprzętem – nawet jak na pająki – dysponują skakuny. Są jednymi z najbardziej wytrawnych myśliwych w świecie zwierząt. W przeciwieństwie do swoich krewnych nie łapią pożywienia w pajęczyny, ale polują aktywnie. By wypatrzeć i śledzić ofiary, niezbędny jest im wyśmienity wzrok.
Pierwsze dwie pary ich oczu działają na zasadzie obiektywów szerokokątnych o stosunkowo prostej budowie i nieruchomej soczewce. Odbierany przez nie obraz nie jest wprawdzie zbyt wyraźny, ale wystarcza w zupełności, by dostrzec zmiany w natężeniu światła, czyli ruch. Te położone po bokach ciała wypukłe narządy zapewniają bardzo szerokie pole widzenia – pająk jest w stanie zauważyć potencjalną ofiarę (lub potencjalnego wroga) z każdej niemal strony. Kolejna para oczu pozwala na ocenienie odległości od obiektu. Skakuny jednym susem potrafią przeskoczyć odległość równą 20–30-krotnej długości ich ciała. Dzięki stereoskopowemu systemowi widzenia oceniają precyzyjnie odległość, by spaść bezpośrednio na ofiarę.
Ostatnia wreszcie, położona z przodu głowotułowia para to prawdziwy majstersztyk. Oczy te wyposażone są w ruchomą matówkę, działają jak teleskop – są niezwykle dokładne i umożliwiają znaczne powiększenie obrazu widzianego obiektu. Mają jednak dość zasadniczą wadę – podobnie jak stosowane w fotografii teleobiektywy o długich ogniskowych cechuje je bardzo wąski kąt widzenia. Dlatego używane są dopiero wtedy, gdy boczne oczy namierzą zdobycz. Potem wystarczy wymierzyć skok oczami stereoskopowymi… i ofiara z reguły nie ma szans.
Dodatkowym atutem oczu skakunów jest ich zakres czułości – potrafią odbierać bodźce wzrokowe w ultrafiolecie. Dzięki fluorescencyjnym znakom na tułowiu i odnóżach, widocznym tylko w tym zakresie fal świetlnych, pająki mogą rozpoznać osobniki swojego gatunku i potencjalnych partnerów (ich rytuały godowe opierają się na systemie sygnałów „nadawanych” ruchami odnóży).
PODOBNE? TYLKO NA OKO
Pajęcze czy owadzie oczy wydają się zupełnie odmienne od naszych. Trafiają się też jednak przypadki zadziwiającej zbieżności u stworzeń zupełnie ze sobą niespokrewnionych. Klasycznym przykładem są oczy kręgowca i ośmiornicy. Wyewoluowały osobno, a wyglądają bardzo podobnie: wypełnione płynem kulki, w których znajdują się elementy takie jak tęczówka, źrenica, soczewka i siatkówka.
Dopiero na poziomie komórkowym widoczne są duże różnice. W ludzkiej siatkówce włókna nerwowe znajdują się nad komórkami światłoczułymi, zwróconymi ku tyłowi oka. U ośmiornic jest dokładnie na odwrót. Receptory światła ustawione są w kierunku soczewki, a wypustki neuronów ułożone są pod nimi. To dowodzi, że w obu przypadkach ewolucja biegła innymi ścieżkami.
Jeszcze ciekawiej robi się, gdy dojdziemy do poziomu biochemii. Widzimy otaczający nas świat dzięki opsynom – białkom zawierającym światłoczułe barwniki, produkowanym przez receptory siatkówki. U człowieka i innych zwierząt z typu strunowców – lancetników, ryb, płazów, gadów czy ptaków – występuje odmiana zwana c-opsyną. Tymczasem u stawonogów i głowonogów – a więc pająków czy ośmiornic – tę funkcję pełni odmiennie zbudowana r-opsyna. Wygląda to więc tak, jakby w przyrodzie powstały dwie różne drogi rozwoju wzroku i to na bardzo wczesnym etapie ewolucji.
NA POCZĄTKU BYŁY PLAMKI
Jak wczesnym? Odpowiedź udało się znaleźć dzięki badaniom nad morskimi pierścienicami z gatunku Platynereis dumerilii, które można uznać za „żywe skamieliny”. Ich budowa nie zmieniła się prawie wcale od 500 mln lat. Dorosłe osobniki mają wyposażone w soczewki oczy z r-opsyną oraz dodatkową, ukrytą w mózgowiu parę z c-opsyną. Jednak nauce udało się sięgnąć jeszcze dalej. „Ostatni wspólny przodek stworzeń wyposażonych w narząd wzroku mógł być stworzeniem podobnym do stułbi, żyjącym co najmniej 600 mln lat temu” – ogłosili uczeni z University of California w Santa Barbara. Zwierzę to prawdopodobnie nie miało nawet oczu, a tylko światłoczułe plamki na powierzchni swego ciała zawierające obydwa rodzaje opsyn. Wcześniejsze ewolucyjnie stworzenia, takie jak gąbki, nie potrafiły produkować tych białek, więc były niewidome. Stułbie to aktywne drapieżniki – wzrok bardzo im się przydał.
No dobrze – powiedzą przeciwnicy ewolucjonizmu – ale jak to się ma do skomplikowanej budowy ludzkiego oka? Otóż nasza siatkówka też jest „żywą skamieliną”. Oprócz znajdującej się w czopkach i pręcikach c-opsyny zawiera też niewielkie ilości r-opsyny, która wchodzi w skład odkrytego kilka lat temu trzeciego typu receptorów światła u człowieka. Służy on nie do patrzenia, lecz do regulowania naszego zegara biologicznego i reaguje tylko na niebieskie światło. Trudno o bardziej wymowny dowód na to, że nasze oczy mają ewolucyjny rodowód sięgający setek milionów lat wstecz, aż do prymitywnych jamochłonów.