08:05 ПроЗрение |
 Новое исследование, проведенное группой биологов из Бристольского университета и Национального Ирландского университета в Мейнуте, результаты которого были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, проливает свет на проблему эволюции зрения у животных и существенно отодвигает по времени момент его возникновения. Животные начали видеть 700 миллионов лет назад – примерно на 200 миллионов лет раньше, чем считалось до сих пор.Как именно появилось зрение у животных давно составляет предмет споров, но в одном мнении биологи единодушны. Все началось с опсинов – светочувствительных белков, превращающих свет в электрохимический сигнал. Всего различают пять групп опсинов, работающих в глазе. Одна из них – родопсины – весьма чувствительна к свету, но не различает цвета. Четыре остальных группы реагируют на разные частоты, причем четвертая – на ультрафиолет. Основная же причина споров – очень противоречивые данные об эволюционной связи первых животных, получивших светочувствительные опсины, и, соответственно, множество самых различных сценариев того, как возникли эти белки и как привели к формированию глаза. Англо-ирландская группа под руководством Давиде Пизани из Бристольского университета собрала вместе все имеющиеся сценарии, использовав всю доступную генетическую информацию о животных, в том числе недавно секвенированных геномах губок Oscarella carmela и книдарий (семейство стрекающих, куда входят медузы), и проанализировала эти сценарии с помощью компьютерного моделирования. Этот метод, чрезвычайно эффективный и получающий все большее распространение в самых различных областях науки, сработал и в случае с эволюцией опсинов. Почитать Хронология цивилизаций на Земле С его помощью исследователи сумели воссоздать временную последовательность эволюционных изменений предка опсинов и выяснили, в частности, что он появился не 500-570 миллионов лет назад, как считалось до сих пор, а все 700 миллионов. Причем поначалу предок светочувстительного белка был «слепым», и понадобилось еще 11 миллионов лет генетической эволюции, чтобы он обрел фоточувствительность. Для Пизани самым главным в этом открытии оказалось то, что для всех животных этот переход к зрячести случился только один раз. Далее эволюция опсинов замедлилась и прошла намного меньше шагов, чем считалось до сих пор. Конечно, это не имеет никакого отношения к эволюционным изменениям, превратившим примитивное и «слабовидящее» светочувствительное пятно медузы в огромное разнообразие глаз, в том числе и в человеческие глаза. Глаза, конечно, менялись. Они меняли форму, структуру, они то получали цветное зрение, то лишались его. Существуют, например, исследования, согласно которым млекопитающие в эпоху динозавров были принуждены вести ночной образ жизни – их зрение обострилось, но цветовосприятие резко упало. Почитать Мегакратер для динозавров Однако, после того, как динозавры «в одночасье» исчезли с лица Земли, многие животные перестали быть дальтониками. Орган зрения, как и все другие органы чувств, в ходе филогенетического развития претерпел сложную эволюцию, которая шла в сторону большего и лучшего приспособления глаза к восприятию окружающего мира. Простейшей формой зрения следует считать начало реакции на свет. Почти все живое чувствительно к свету. У растений световая реакция проявляется гелиотропизмом (например, головка цветущего подсолнечника в течение всего дня повернута к солнцу). Простейший орган зрения у дождевого червя представляет собой отдельные светочувствительные клетки, расположенные изолированно в эпидермисе и способные различать только свет и его направление. Почитать К свету далекой Звезды Так называемые зрительные клетки пиявки сконцентрированы в определенных местах, объединены в группы по 5-6 штук, с внутренней стороны ограничены прослойкой темного пигмента. В глазах морской звезды обнаружена начальная структура нейроэпителия. Его световоспринимающие концы обращены к свету, нервные волокна собраны в широкий тяж, которые можно считать примитивными нервами. Наружная часть глаза имеет форму ямки, выстланной сверху покровным эпителием. Глаз кольчатых червей еще более сложен. Он имеет вид круглой полости, содержащей прозрачную массу - своеобразное стекловидное тело. Между чувствительными клетками находятся клетки пигментного эпителия, появляются вставочные клетки, что соответствует опорной глиозной ткани сетчатки высших животных. Если глаза простейших живых существ реагируют только на свет и изменение его интенсивности, то более развитые глаза способны формировать образ. У моллюска, стоящего еще на достаточно низкой ступени развития, глаз напоминает таковой высших животных. Клетки нейроэпителия направлены не к свету, не к центру глаза, а от света. Таким образом, возникает тип перевернутой сетчатки, что характерно для глаз высших животных. В глазу моллюска уже есть подобие линзы. Фоторецепторы скрываются в углублениях, где защищены от яркого света, уменьшающего способность улавливать движущуюся тень. Здесь линза выполняет функцию прозрачной защитной мембраны. Далее постепенно начинает совершенствоваться защитный аппарат глаза. Сложно организованные глаза часто бывают при простом мозге. У некоторых членистоногих, включая насекомых, имеются сложные фасеточные глаза, содержащие более тысячи фасеток. Подобные глаза являются специальными факторами движения. Глаз человека по своей структуре - типичный глаз позвоночных. Однако он имеет существенные функциональные отличия. Глаз высших животных развивается из разных тканевых источников. Сетчатка и зрительный нерв формируются из эктоневральной закладки центральной нервной системы. На 2-й неделе эмбриональной жизни, когда мозговая трубка еще не замкнута, на дорсальной поверхности медуллярной пластинки появляются два углубления - глазные ямки. На вентральной поверхности им соответствует выпячивание. При замыкании мозговой трубки ямки перемещаются, принимают боковое направление. Эта стадия носит название первичного глазного пузыря. На этой стадии развития глаза полость мозга свободно переходит в полость первичного глазного пузыря. Вершины глазных пузырей почти вплотную подходят к эктодерме; их разделяет лишь узкий слой мезодермы. Такие соотношения выявляются на 3-й неделе, когда длина всего зародыша составляет 3 мм. С конца 4-й недели развития возникает хрусталик. Вначале он имеет вид утолщения покровной эктодермы в том месте, где первичный глазной пузырь начинает превращаться во вторичный. Первичный пузырь растет неравномерно; отмечается быстрый рост задних и боковых стенок, в то время как рост передних и нижних стенок задерживается. Быстрорастущие задние и боковые области образуют передние и нижние части. Однослойный первичный глазной пузырь на полой ножке превращается во вторичный пузырь, состоящий из двух слоев, - глазной бокал. При образовании глазного бокала возникает зародышевая щель, которая заполняется прилежащей мезодермой. Между зачатком хрусталика и внутренней стенкой бокала остается небольшое количество мезенхимальных клеток, из которых формируется первичное стекловидное тело). В этот период развития хрусталик занимает почти всю полость глазного яблока. Очень интенсивно происходит размножение клеток, выстилающих верхнюю стенку хрусталикового пузырька. Постепенно вытягиваясь, они заполняют всю полость пузырька. Край глазного бокала снизу начинает все больше ввертываться, формируя вторичную зародышевую щель. Через эту щель проникает большое количество мезенхимы, которая образует богатую сосудистую сеть стекловидного тела. Вокруг хрусталика формируется сосудистая капсула. В возрасте 6 недель зародышевая щель глаза и зрительного нерва закрывается, начинает дифференцироваться ножка глазного бокала, образуется a. hyaloidea, питающая стекловидное тело и хрусталик. Наружный листок бокала в дальнейшем превращается в пигментный слой сетчатки, из внутреннего же развивается собственно сетчатка. Края глазного бокала, прорастая впереди хрусталика, образуют радужную и ресничную части сетчатки. Ножка, или стебелек, глазного бокала удлиняется, пронизывается нервными волокнами, теряет просвет и превращается в зрительный нерв. Из мезодермы, окружающей глазной бокал, очень рано начинают дифференцироваться сосудистая оболочка и склера. В мезенхиме, которая прорастает между эктодермой и хрусталиком, появляется щель - передняя камера. Мезенхима, лежащая перед щелью, вместе с эпителием кожи превращается в роговицу, лежащая сзади, - в радужку. К этому времени начинается постепенное запустевание сосудов стекловидного тела. Сосудистая капсула хрусталика атрофируется. Внутри хрусталика образуется плотное ядро (зародышевое ядро хрусталика), объем хрусталика уменьшается. Стекловидное тело приобретает прозрачность. Веки развиваются из кожных складок. Они закладываются кверху и книзу от глазного бокала, растут по направлению друг к другу и спаиваются своим эпителиальным покровом. Спайка эта исчезает к 7 месяцам развития. Слезная железа возникает на 3-м месяце развития, слезный канал открывается в носовую полость на 5-м месяце. К моменту рождения ребенка весь сложный цикл развития глаза не всегда оказывается полностью завершенным. Обратное развитие элементов зрачковой перепонки, сосудов стекловидного тела и хрусталика может происходить в первые недели после рождения. Как устроен глаз человека  Орган зрения (глаз) состоит из глазного яблока и окружающих его вспомогательных органов. Глазное яблоко является периферической частью зрительного анализатора. Зрительный анализатор обеспечивает восприятие формы, величины, направления движения, удаленности, пространственного соотношения и свойств предметов, анализ светового изменения окружающей среды и формирует зрительные ощущения и образы.Большая часть информации о внешней среде поступает через орган зрения. На основе зрительного восприятия обеспечивается сохранение и поддержание позы и другие сложные координированные процессы. Таким образом, весь окружающий мир познается человеком с помощью органов чувств, одним из которых является орган зрения. Однако, глаз дает возможность наиболее полноценно познавать мир. Не зря говорится, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Посредством зрения мы получаем о внешнем мире больше знаний, чем с помощью остальных органов чувств, вместе взятых. От 4/5 до 9/10 информации поступает человеку через орган зрения. Нельзя не заметить, что орган зрения важен для визуального изучения не только земных явлений, но и космоса. В отличие от других органов чувств глаз формировался как под влиянием жизни на Земле, так и под воздействием космических лучей. Поэтому глаз человека - единственный из органов чувств, позволяющий астроному и космонавту ориентироваться в космосе. Почитать Астрономы не доглядели Не удивительно, что всякое заболевание глаз, ведущее к снижению зрения и тем более к слепоте, - огромное несчастье для человека. Более того, оно приобретает определенную общественную значимость, так как выключает порой еще достаточно молодого, здорового и работоспособного человека из трудовой деятельности. Кроме того, глаз нередко отражает состояние всего организма и в указанном смысле является не только зеркалом души, как говорят поэты, но и зеркалом патологии, болезней. Именно, глаз служит одним из наиболее ярких доказательств павловского положения о целостности организма. Большинство глазных заболеваний представляют собой проявления разнообразных общих патологических процессов, а некоторые изменения органа зрения позволяют судить о состоянии организма в целом и его отдельных органов и систем. В современных условиях исследования глазного дна - необходимое звено в постановке диагноза гипертонической болезни, опухоли мозга и многих других заболеваний. Не редкость, когда диагноз, например, сахарного диабета, устанавливает не терапевт или эндокринолог, а окулист. Если обратиться к детской медицинской практике, то здесь по состоянию органа зрения уже со дня рождения ребенка можно поставить диагноз отдельных заболеваний или заподозрить их. Возьмем, например, такую патологию, как болезнь Дауна. По характерному изменению век она может быть диагностирована непосредственно у новорожденного. Появление же у ребенка помутнения хрусталика может служить первым и долгое время единственным клиническим признаком галактоземии. Орган зрения тесно связан с головным мозгом. Зрительный нерв - единственный доступный прижизненному визуальному наблюдению, а сетчатая оболочка - по сути дела часть мозга, вынесенная на периферию. Значит, по состоянию зрительного нерва, сетчатки и ее сосудов можно в определенной степени судить о состоянии оболочек, вещества мозга и его сосудистой системы. Орган зрения играет важную роль не только в познании внешнего мира, но и в развитии организма в целом, начиная с периода новорожденности. Дело в том, что глаз является важнейшей составной частью так называемой оптико-вегетативной, или фотоэнергетической, системы (ОВС, ФЭС) организма: глаз - гипоталамус - гипофиз. Глаз необходим не только для зрения, но и для восприятия световой энергии как возбудителя нейрогуморальной активности гипоталамуса и гипофиза, так как световое раздражение возбуждает не одни лишь зрительные центры, но и центры межуточного мозга - его гипоталамо-гипофизарный аппарат. Фотопериодическая стимуляция является одним из основных факторов вегетативной жизни. Благодаря стимулирующему действию света через глаз на гипофиз во внутренней среде организма появляются гормоны некоторых эндокринных желез: гипофиза, надпочечников, Щитовидной, половых и др. Доказана возможность развития ряда вегетативных симптомов и синдромов, с одной стороны, в связи с патологией исходного пункта ФЭС - глаза, а с другой - вследствие поражений ее центрального отдела. Оптико-вегетативная система (ОВС, ФЭС) является самым коротким из всех известных путей, связывающих центральный регуляторный аппарат вегетативной нервной системы с внешней средой, воспринимающий ее воздействия в виде лучистой энергии. Новорожденный нуждается в совершенной и быстрой адаптации к внешним условиям для правильного развития и роста, что в большей мере обусловлено безупречным функционированием ФЭС, она ведет прежде всего к наиболее быстрому формированию зрительного анализатора. Рост и развитие глаза у ребенка в основном завершается к 2-3 годам, а в последующие 15-20 лет глаз изменяется меньше, чем за первые 1-2 года. Основным условием развития глаза является свет. Известно, что поверхности Земли достигают лучи света с длиной волны 799,4-393,4 нм. Глаз чувствителен именно к указанному диапазону длин волн. Максимум ясного видения глаза находится в желто-зеленой части спектра с длиной волны 556 нм. Ультрафиолетовые лучи можно видеть, если они интенсивны и длина волны составляет не менее 360 нм, лучи с меньшей длиной волны поглощаются оптическими средами глаза и не доходят до сетчатки. Ограничено восприятие глазом и инфракрасных лучей с длиной волны более 800 нм, так как лучи с большей длиной волны также поглощаются средами глаза. Почитать Хрономиражи В целом, человеческий глаз настолько сложен, что даже Дарвин признавал, насколько трудно представить себе, чтобы человеческий глаз появился путем естественного отбора. Он высказывал вполне разумные предположения о том, как естественный отбор мог привести к созданию человеческого глаза, однако до сих пор эта эволюционная линейка остается загадочной. Пизани считает, что открытие его группы может пролить свет и на эту тайну. Читать полностью: http://www.gazeta.ru/science/2012/10/31_a_4835833.shtml http://www.myglaz.ru/public/ophthalmology/ophthalmology-0001.shtml http://www.myglaz.ru/public/ophthalmology/ophthalmology-0002.shtml |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |