Evolucija čoveka 5. deo: Evolucija oka i spontanost evolucije9 May 2012 @ 20:07

1. Da li evolucija ima cilj?

 

„Samo jedan primer (a ima ih bezbroj): čovečje oko se bez ikakvog cilja spontano pretvorilo u najsavršeniji optički instrument, bez koga bi čovekov život bio nezamisliv?”

Ovo pitanje mi je bilo postavljeno u okviru diskusije na temu „da li evolucija ima cilj.“ I ovo je dobro pitanje: bez relativno dubokog znanja o mehanizmima evolucije, zaista moze izgledati zbunjujuće kako kompleksni sistemi mogu nastati bez prvobitnog plana. Ali činjenice su činjenice – evolucija se, po svim dokazima koje imamo, zaista kreće potpuno spontano, proizvodeći adaptacije prema trenutnim potrebama, i bez dugoročnih ciljeva.

Mozemo, do određene tačke, da upotrebimo analogiju sa saobraćajnom mapom Evrope. Sve te pruge, svi ti putevi , aerodromi… i svi automobili, vozovi, avioni…koji prevoze sve te ljude okolo. Dovoljno je pogledati mapu i videti da je u pitanju veoma, veoma komplikovana mreža. I ova mreža funkcioniše, mada ima i značajne probleme na mnogim mestima.

I praktično svi veći problemi polaze iz istog izvora: ova mreža nije nastala planirano. Oh, svakako, danas se putevi i pruge veoma pažljivo planiraju. Ali ovo planiranje je počelo tek nedavno.

Kada su ljudi prvi put izgradili kuću na mestu na kome se danas nalazi Beč, nisu planirali puteve za vozila za koja nisu znali da će jednog dana postojati – nije bilo razmišljanja “ok, ovde će jednog dana biti autoput koji će povezivati naš budući grad sa budućim gradom Minhenom, odakle će drugi auto-put voditi dalje na sever; sa druge strane će biti autoput na jug, tamo u onoj dolini ćemo izgraditi aerodrom…”

U stvarnosti, ljudi su gradili i zidali ono sto im je u tom datom trenutku bilo potrebno. Današnji inženjeri moraju da grade moderne puteve i aerodrome pored, preko, i oko postojećih kuća, naselja, starih puteva i tvrđava… Njihov posao bi bio mnogo lakši da su stari Evropljani planirali svoje gradove kao što mi planiramo moderna naselja danas.

Ipak, mreža funkcioniše – ne savršeno, ali dovoljno dobro da obavi posao u većini slučajeva. I mada možemo da sanjamo kako bi bilo da je mreža drugačija ili bolje od početka uređena, nemamo izbora, ona je takva kakva je.

Saobraćajna mreža Evrope je, u veoma stvarnom smislu te reči, evoluirala u svoj današnji oblik.

I ljudsko oko je evoluiralo u svoj današnji oblik, kroz veoma slične procese, i danas u sebi sadrži veoma slične probleme – pošto evolucija nije planirala unapred, već je prosto u svakom trenutku adaptirala ono što je već postojalo tako da postane malčice bolje… Ali pogledajmo prvo ovaj proces detaljnije.

 

2. Evolucija Oka

Evolucija oka počinje od jednog molekula: rodopsina.

Ljudi koji ne poznaju biologiju često misle da je u evoluciji oka “najteži” deo stvaranje makroskopskih (vidljivih) struktura – zenice, mišića, rožnjače… Ali, u stvari, najduži i najkompleksniji deo razvoja oka je bila evolucija ovog jednog molekula. Evoluciji je bilo potrebno oko dve milijarde godina da proizvede rodopsin; proizvodnja svih ostalih struktura oka je trajala samo dve stotine hiljada do dva miliona godina, tj. između deset hiljada i hiljadu puta kraće!

Rodopsin je protein koji se nalazi u ćelijskoj membrani, i koji vezuje molekul supstance poznate kao retinal. Kada je retinal izložen svetlosti, on apsorbuje energiju, i menja svoju unutrašnju strukturu. Ovo samo po sebi nije neobično – isti efekat se može videti kod desetina hiljada drugih molekula. Ono što je specifično za rodopsin je da promena u strukturi retinala dovodi do promene u strukturi rodopsina, što proizvodi signal u okviru ćelije. Jednako važno, ovaj sistem se može povratiti nazad u početno stanje kroz malo ulaganje energije.

A.Struktura rodopsina.B.Hemijska struktura rodopsina.C.Atomski pogled na rodopsin.D.Molekularna povrsina rodopsina.

Rodopsin je, nakon svog prvobitnog nastanka, posluzio kao osnova za evoluciju ogromne grupe proteina. U ljudskom oku se danas ne nalazi originalni bakterijski rodopsin, vec njegovi evolutivni rođaci iz “opsin” familije. Takođe, rodopsin je postao toliko centralan signalni molekul da su signalni putevi eukariota postali nerazdvojivo vezani za njega: danas signali među ćelijama, ukljucujuci tu i signale među nervnim ćelijama u mozgu, putuju uglavnom preko takozvanih “G-protein receptora”, koji su evoluirali od rodopsina.

Rodopsin je nastao u doba kada su na svetu postojali samo jednoćelijski organizmi. Ovi prvobitni organizmi su koristili rodopsin u svojoj ćelijskoj membrani kao signal na osnovu koga su mogli da odrede sa koje strane dolazi svetlost – veoma važna stvar u vodi, gde je bez vida jako teško znati u kom pravcu se nalazi površina (i kiseonik) a u kom pravcu dubina (i smrt).

Čulo vida, otud, počinje od slabašnog osećaja za pravac svetlosti.

Kod prvih višećelijskih životinja, pa i kod nekih prostih višećelijskih životinja danas, vidimo istu stvar: rodopsini su prisutni svuda u ćelijskim membranama, i jedino što životinja može da “zna” jeste sa koje strane dolazi svetlost.

Sledi specijalizacija. Pojedinačne ćelije u okviru višećelijskog organizma počinju da proizvode više rodopsina nego druge (ovo je veoma jednostavna regulatorna mutacija). Efekt je isti, pošto koncentrisani signali iz pojedinačnih ćelija imaju isti efekt kao i šuma slabijih signala iz mnogo ćelija u istoj oblasti. Prednost je što ostale ćelije više ne moraju da troše energiju na proizvodnju i održavanje rodopsina, i mogu da evoluiraju po putevima koji su nekompatibilni sa tom svrhom.

Sledi agregacija, proizvedena kroz mutaciju koja izaziva grupisanje ćelija iste vrste (slična vrsta mutacija dovodi do, na primer, mladeža na koži ljudi). Ova grupa fotosenzitivnih ćelija je prvo funkcionalno oko. Naime, uz pomoć ove grupice ćelija, životinja pored pravca svetlosti sada može da razazna i senke, i njihovo kretanje – mada veoma nejasno i mutno.

Ipak, i mutan i nejasan vid je bolji od nedostatka ikakvog vida.

Od ovog trenutka, kada nastane ova osnovna struktura, razvoj ostatka oka je munjevit. I to ne samo oka kicmenjaka – oči naraznoraznijih vrsta i redova životinja (od insekata do čoveka) je počeo od iste grupe ćelija.

Ali koncetrišimo se ovde na evoluciju ljudskog oka, koju možemo ilustrovati na sledeći način:

 

Sledi nastavak.

Za dalje upoznavanje sa teorijom evolucije posetite: www.teorijaevolucije.com

Ostavi komentar