Η εξέλιξη του ανθρώπινου ματιού - Τζοσούα Χάρβι

Δείτε το πλήρες μάθημα εδώ:http://ed.ted.com/lessons/the-evolution-of-the-human-eye-joshua-harvey

Το ανθρώπινο μάτι είναι ένας εκπληκτικός μηχανισμός, ικανός να ανιχνεύσει από μερικά πρωτόνια μέχρι τετράκις εκατομμύρια, ή να αλλάζει στόχο από την οθόνη μπροστά σας στον μακρινό ορίζοντα στο 1/3 του δευτερολέπτου. Πώς εξελίχθηκαν αυτές οι πολύπλοκες δομές; Ο Τζοσούα Χάρβι αναλύει την ιστορία 500 εκατομμυρίων χρόνων του ανθρώπινου οφθαλμού.

Μάθημα: Τζοσούα Χάρβι, κινούμενη απεικόνιση από την Artrake Studio.

Το ανθρώπινο μάτι είναι
ένας εκπληκτικός μηχανισμός,

ικανός να εντοπίσει οτιδήποτε, από
μερικά φωτόνια μέχρι το άμεσο ηλιακό φως,

ή να αλλάξει την εστίαση
από την οθόνη μπροστά σας

στον μακρινό ορίζοντα στο
ένα τρίτο του δευτερολέπτου.

Στην πραγματικότητα, οι δομές που
απαιτούνται για τέτοια απίστευτη ευελιξία

κάποτε θεωρούνταν τόσο περίπλοκες

που ο ίδιος ο Κάρολος Δαρβίνος
αναγνώρισε ότι η ιδέα να έχουν εξελιχθεί

φαινόταν τελείως εξωφρενική.

Ωστόσο, αυτό ακριβώς συνέβη,
αρχής γενομένης,

πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια.

Η ιστορία του ανθρώπινου ματιού
ξεκινάει με ένα απλή κηλίδα φωτός,

όπως αυτή πού βρέθηκε
σε μονοκύτταρους οργανισμούς,

όπως η ευγλήνη.

Αυτή είναι ένα σύνολο
φωτοευαίσθητων πρωτεϊνών

συνδεδεμένων με το μαστίγιο
του οργανισμού,

που ενεργοποιείται όταν βρίσκει
φως και συνεπώς τροφή.

Μια πιο περίπλοκη εκδοχή
αυτού του σημείου φωτός

μπορεί να βρεθεί στον
πλατυέλμινθα πλανάρια.

Όντας κοίλο το σημείο και όχι επίπεδο,

του επιτρέπει να ανιχνεύει καλύτερα
την κατεύθυνση του εισερχόμενου φωτός.

Μεταξύ άλλων χρήσεων, αυτή
η ικανότητα επιτρέπει σε έναν οργανισμό

να αναζητεί σκιά και να κρύβεται
από τους θηρευτές του.

Με το πέρασμα των χιλιετιών,

καθώς το κοίλωμα βάθαινε
σε κάποιους οργανισμούς,

το μπροστινό άνοιγμα
γινόταν μικρότερο.

Το αποτέλεσμα ήταν μια τρυπούλα

που αύξανε εντυπωσιακά την ανάλυση,
μειώνοντας την παραμόρφωση

επιτρέποντας μόνο τη διέλευση μιας
λεπτής δέσμης φωτός εντός του οφθαλμού.

Ο ναυτίλος, ένας πρόγονος του χταποδιού,

χρησιμοποιεί αυτό το μικροσκοπικό μάτι

για βελτιωμένη ανάλυση
και κατευθυντική ανίχνευση.

Αν και το μικροσκοπικό μάτι
επιτρέπει την οπτική απλών εικόνων

το σημαντικό ως προς τον οφθαλμό,
όπως γνωρίζουμε, είναι ένας φακός.

Πιστεύεται ότι ο φακός έχει εξελιχθεί

διαμέσου διάφανων κυττάρων που καλύπτουν
το άνοιγμα για να αποτρέψουν τη λοίμωξη,

επιτρέποντας το εσωτερικό του
ματιού να γεμίσει με υγρό

που βελτιστοποιεί τη
φωτοευαισθησία και την επεξεργασία.

Οι πρωτεΐνες κρυσταλλίνες
σχηματιζόμενες στην επιφάνεια

δημιούργησαν μια δομή
που αποδείχθηκε χρήσιμη

στην εστίαση του φωτός σε ένα
σημείο του αμφιβληστροειδούς.

Αυτός ο φακός είναι το κλειδί της
προσαρμοστικότητας του ματιού,

αλλάζοντας την καμπυλότητα του

για να προσαρμόζεται
σε κοντινή και μακρινή όραση.

Αυτή η δομή της μικροσκοπικής
κάμερας με φακό

αποτέλεσε τη βάση σε αυτό που θα
εξελιχθεί τελικά στο ανθρώπινο μάτι.

Περαιτέρω βελτιώσεις θα περιλαμβάνουν
έναν χρωματιστό δακτύλιο ονόματι ίριδα,

που ελέγχει την ποσότητα φωτός
που εισέρχεται στο μάτι,

ένα σκληρό εξωτερικό στρώμα,
που ονομάζεται σκληρός χιτώνας,

για να διατηρεί τη δομή του

και τους δακρυϊκούς αδένες που
σχηματίζουν ένα προστατευτικό υμένιο.

Όμως εξίσου σημαντική

ήταν και η παράλληλη εξέλιξη του εγκεφάλου

με τη διόγκωση του οπτικού φλοιού

για να επεξεργάζεται τις έντονες
και έγχρωμες εικόνες που δεχόταν.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι αν και απέχει
ως ένα αριστούργημα σχεδιασμού,

το μάτι μας ενέχει ίχνη της
σταδιακής του εξέλιξης.

Λόγου χάρη, ο ανθρώπινος
αμφιβληστροειδής είναι ανεστραμμένος,

με κύτταρα-φωτοϋποδοχείς που
δεν κοιτούν προς το άνοιγμα του ματιού.

Αυτό δημιουργεί ένα τυφλό σημείο,

όπου το οπτικό νεύρο πρέπει
να διαπεράσει τον αμφιβληστροειδή

για να φτάσει στο φωτοευαίσθητο
στρώμα, στο πίσω μέρος.

Τα παρόμοια μάτια των κεφαλόποδων,

που εξελίχθηκαν ανεξάρτητα,

έχουν πρόσθιο αμφιβληστροειδή που τους
επιτρέπει να βλέπουν χωρίς τυφλό σημείο.

Τα μάτια άλλων πλασμάτων
έχουν διαφορετικές προσαρμογές.

Το Άναβλεψ, το ονομαζόμενο και
ψάρι με τέσσερα μάτια

έχει μάτια που διαιρούνται σε δύο μέρη
για να βλέπουν πάνω και κάτω απ' το νερό,

ιδανικά για να εντοπίζουν τόσο
τα αρπακτικά όσο και το θήραμα.

Οι γάτες, κλασσικοί κυνηγοί νύχτας,
εξελίχθηκαν με ένα φωσφορίζον υπόστρωμα

που μεγιστοποιεί την ποσότητα του φωτός
που μπορεί να εντοπίσει τα μάτια

παρέχοντάς τους εξαιρετική νυχτερινή
όραση και τη γνωστή τους λάμψη.

Είναι μερικά παραδείγματα της τεράστιας
ποικιλίας ματιών στο ζωικό βασίλειο.

Αν μπορούσατε να σχεδιάσετε το μάτι,
θα το κάνατε διαφορετικά;

Αυτό το ερώτημα δεν είναι
τόσο περίεργο όσο ακούγεται.

Σήμερα, γιατροί και επιστήμονες
αναζητούν διαφορετικές δομές του ματιού

που συμβάλουν στο σχεδιασμό
εμβιομηχανικών εμφυτευμάτων

για άτομα με μειωμένη όραση.

Στο κοντινό μέλλον

τα μηχανήματα που κατασκευάζονται
με την ακρίβεια και την ευελιξία

του ανθρώπινου ματιού,

ίσως να μπορέσουν να το κάνουν
να υπερβεί την ίδια του την εξέλιξη.