Эволюция человеческого глаза — Джошуа Харви

Полный урок: http://ed.ted.com/lessons/the-evolution-of-the-human-eye-joshua-harvey

Человеческий глаз — удивительный механизм, способный уловить как несколько отдельных фотонов, так и несколько квадрильонов или же переместить свой фокус с экрана монитора перед вами на далёкий горизонт меньше, чем за треть секунды. Как появилась столь сложная структура? Джошуа Харви расскажет историю 500 миллионов лет эволюции глаза человека.

Урок — Джошуа Харви, анимация — Artrake Studio.

Глаз человека — удивительный механизм,

способный уловить как несколько фотонов,
так и поток солнечного света

или перевести фокус
с экрана монитора перед вами

на далёкий горизонт
за треть секунды.

На самом деле, структура,
нужная для такой невероятной гибкости,

когда-то считалась настолько сложной,

что сам Чарльз Дарвин признал идею
эволюционного развития глаз

в высшей степени абсурдной.

И всё же 500 миллионов лет назад
произошло именно это.

История человеческого глаза началась
с единственной фоточувствительной клетки,

подобной найденным
в одноклеточных организмах,

таких как эвглена.

Это кластер
светочувствительных протеинов,

соединённых со жгутиком организма.

Он включается, когда находит свет
и, как следствие, еду.

Более сложную версию этой клетки
можно найти у плоского червя — планарии.

Будучи скорее чашевидной,
нежели плоской,

эта клетка может чувствовать
направление источника света.

Среди прочих преимуществ,

это дает червю возможность искать тень,
чтобы прятаться от хищников.

За миллионы лет

у некоторых животных эти чаши
стали глубже,

а отверстие в передней части уменьшилось.

В результате появился эффект обскуры,
который сильно увеличил разрешение

и уменьшил искажение, пропуская
лишь тонкий лучик света внутрь глаза.

Наутилус, предок современного осьминога,

использовал этот эффект, чтобы усилить
зрение и чувство направления.

Хотя такое строение глаза и позволяет
получать простые изображения,

по-настоящему сделать глаза такими,
какими их знаем мы, может лишь линза.

Считается, что линзы развились

из прозрачных клеток, защищавших
отверстие глаза от инфекции.

Это позволило заполнить внутреннюю
полость глаза жидкостью,

которая управляет чувствительностью
к свету и обработкой изображения.

Сформировавшиеся у поверхности
кристаллические белки

создали очень эффективную структуру,

позволяющую фокусировать свет
на сетчатке в единой точке.

Именно эта линза служит ключом
к высокой адаптивности глаза,

её искривление позволяет изменять
дальность фокусировки.

Такая структура как у камеры обскура,
да ещё и с линзой,

послужила основой для
будущего глаза человека.

Последующие улучшения включали в себя
цветное кольцо, радужку,

которая контролирует количество света,
попадающего в глаз,

жёсткий внешний слой белого цвета,
известный как склера,

который поддерживает всю структуру глаза,

а также слёзные железы,
которые секретируют защитную плёнку.

Однако столь же значимой

была сопутствовавшая эволюция мозга,

в ходе которой развилась зрительная кора,

позволившая получать более резкое
и насыщенное изображение.

Нам известно, что будучи
ещё далёкими от совершенства,

наши глаза хранят в себе
свидетельства своей поэтапной эволюции.

Например,
сетчатка человека перевёрнута,

её светочувствительные клетки смотрят
в сторону, обратную отверстию зрачка.

В результате появляется слепое пятно,

в котором зрительный нерв
должен пройти сквозь сетчатку,

чтобы достичь светочувствительного
заднего слоя.

На первый взгляд похожие
глаза головоногих,

которые развивались независимо,

имеют сетчатку, направленную вперёд,
что позволяет им исключить слепое пятно.

У других животных глаза имеют
иные адаптивные особенности.

К примеру,
так называемые рыбы-четырёхглазки

имеют разделённые на две секции глаза,
позволяющие смотреть над и под водой.

Это идеально для наблюдения за
хищниками и добычей одновременно.

Кошки, преимущественно охотящиеся ночью,
развили отражающий слой,

максимизирующий количество света,
попадающего в глаза,

что дало им отличное ночное зрение,
а также фирменные светящиеся глаза.

И это лишь несколько примеров огромного
разнообразия глаз в животном царстве.

Итак, если бы вы могли создать глаза,
сделали бы вы их иными?

Этот вопрос не так необычен,
как может показаться.

Сейчас врачи и учёные исследуют
разные строения глаз,

чтобы создать биомеханические импланты
для слабовидящих людей.

И в не таком уж далёком будущем

машины, обладающие точностью
и гибкостью человеческого глаза,

вполне могут получить зрение
намного совершеннее нашего.