Evolutie van het oog | is een voorbeeld van een homoloog orgaan dat veel dieren hebben
De evolutie van het oog is een voorbeeld van een homoloog orgaan dat veel dieren hebben.
Sommige onderdelen van het oog, zoals de lichtgevoelige opsines, lijken een gemeenschappelijke afkomst te hebben. Zij zijn eenmaal geëvolueerd, vroeg in de evolutie van dieren. Zij regelen de omzetting van fotonen in elektrische signalen. Een opsine in het netvlies van zoogdieren, melanopsine, is bijvoorbeeld betrokken bij het circadiane ritme en de pupilreflex, maar niet bij het gezichtsvermogen.
Anderzijds evolueerden complexe beeldvormende ogen zo'n 50 tot 100 keer - waarbij veel van dezelfde eiwitten en genetische hulpmiddelen werden gebruikt bij hun bouw.
Complexe ogen lijken zich voor het eerst te hebben ontwikkeld in een paar miljoen jaar, in de snelle uitbarsting van evolutie die bekend staat als de Cambrische explosie. Er zijn geen aanwijzingen voor ogen vóór het Cambrium, maar in fossielen uit het Midden-Cambrium van de Burgesschalie zijn veel ogen te zien.
Ogen vertonen vele aanpassingen om te voldoen aan de behoeften van de organismen die ze hebben. Ogen variëren in hun scherpte (nauwkeurigheid van het zicht), hun gevoeligheid bij weinig licht en hun vermogen om beweging te detecteren of voorwerpen te identificeren. Hun gevoeligheid voor golflengten bepaalt of zij kleuren kunnen zien, en welke kleuren zij kunnen zien.
Landslakken hebben meestal twee sets tentakels op hun kop: het bovenste paar heeft een oog aan het uiteinde; het onderste paar dient voor de reukzin.
Deze bidsprinkhaan heeft gecamoufleerde ogen
Een springspin. Spinnen hebben een aantal ogen.
Belangrijke stadia in de evolutie van het oog.
Het oog van een weekdier: de schelpkoningin.
Evolutiesnelheid
De eerste fossielen van ogen verschenen tijdens het Cambrium, ongeveer 540 miljoen jaar geleden. Deze periode kende een uitbarsting van schijnbaar snelle evolutie, die de "Cambrische explosie" werd genoemd. De evolutie van de ogen startte misschien een wapenwedloop die leidde tot een snelle evolutiegolf.
Vroeger gebruikten organismen misschien lichtgevoeligheid, maar niet voor snelle beweging en navigatie via het gezichtsvermogen.
Het is moeilijk om de snelheid van de evolutie van de ogen in te schatten. Eenvoudige modellen gaan uit van kleine mutaties die aan natuurlijke selectie zijn blootgesteld. Hieruit blijkt dat een primitief optisch zintuig op basis van goede fotopigmenten in ongeveer 400.000 jaar zou kunnen evolueren tot een complex oog als dat van de mens.
Vroege stadia van oog evolutie
De vroegste lichtsensoren waren oogappels. Het zijn fotoreceptoreiwitten die voorkomen in protisten. Eyespots kunnen alleen licht van donker onderscheiden. Dit is voldoende voor de dagelijkse synchronisatie van het circadiane ritme. Ze kunnen geen vormen onderscheiden, noch beslissen uit welke richting het licht komt.
Oogvlekken komen voor bij bijna alle grote diergroepen. De oogvlek van de Euglena, stigma genoemd, bevindt zich aan de voorkant. Zijn rode pigment verduistert een verzameling lichtgevoelige kristallen. Samen met het leidende flagellum stelt de oogspot het organisme in staat te bewegen in reactie op licht om fotosynthese te doen, en dag en nacht te voorspellen. Deze bewegingen vormen de belangrijkste circadiane (dagelijkse) ritmes.
Er zijn visuele pigmenten in de hersenen van complexere organismen. Men denkt dat deze helpen het paaien te synchroniseren met de maancycli. Door de subtiele veranderingen in de nachtelijke verlichting te detecteren, kunnen organismen het vrijkomen van sperma en eitjes synchroniseren om de bevruchting van hun eitjes te maximaliseren.
Het gezichtsvermogen zelf berust op de fundamentele biochemie die alle ogen gemeen hebben. Hoe dit biochemische instrumentarium wordt gebruikt om de omgeving van een organisme te interpreteren, loopt sterk uiteen. Ogen hebben een breed scala aan structuren en vormen. Deze zijn allemaal veel later geëvolueerd dan de onderliggende eiwitten en moleculen.
Op cellulair niveau lijken er twee "hoofdontwerpen" van ogen te zijn, één bij de protostomen (weekdieren, ringwormen en geleedpotigen), de andere bij de deuterostomen (chordaten en stekelhuidigen).
De stempel (2) van de euglena verbergt een lichtgevoelige vlek.
PAX6
PAX6 is het eiwit dat wordt gecodeerd door het PAX6-gen.
PAX6 is een hoofdcontrolegen of "transcriptiefactor" voor de ontwikkeling van ogen en andere zintuigen. Het is medisch belangrijk omdat verschillende mutaties leiden tot oogafwijkingen.
Vragen en antwoorden
V: Wat is een voorbeeld van een homoloog orgaan?
A: De evolutie van het oog is een voorbeeld van een homoloog orgaan dat veel dieren hebben.
V: Wat doet opsine?
A: Opsinen regelen de omzetting van fotonen in elektrische signalen.
V: Wanneer zijn complexe ogen geëvolueerd?
A: Complexe ogen lijken zich voor het eerst te hebben ontwikkeld in enkele miljoenen jaren, tijdens de snelle uitbarsting van de evolutie die bekend staat als de Cambrische explosie.
V: Zijn er bewijzen voor ogen vóór het Cambrium?
A: Er is geen bewijs voor ogen vóór het Cambrium, maar er zijn veel ogen te zien in fossielen uit het Burgess Schalie uit het Midden-Cambrium.
V: Hoe verschillen ogen tussen organismen?
A: Ogen verschillen in hun scherpte (nauwkeurigheid van het zicht), hun gevoeligheid bij weinig licht en hun vermogen om beweging te detecteren of voorwerpen te identificeren. Hun gevoeligheid voor golflengten bepaalt of zij in kleuren kunnen zien, en welke kleuren zij kunnen zien.
V: Welke rol speelt melanopsine?
A: Melanopsine, een opsine in de retina's van zoogdieren, is betrokken bij het circadiane ritme en de pupilreflex, maar niet bij het gezichtsvermogen.
V: Welke gebeurtenis markeert de ontwikkeling van complexe ogen?
A: De ontwikkeling van complexe ogen begon tijdens de snelle uitbarsting van de evolutie die bekend staat als de Cambrische explosie.
