تد

تکامل چشم انسان – جوشوا هاروی

چشم انسان ساختاری شگفت‌انگیز است، قادر به تشخیص چند فوتون تا چند کوادریلیون فوتون، یا تغییر فوکوس از صفحه مقابلتان به افق دوردست در ثانیه است. چگونه این ساختارهای پیچیده تکامل یافته‌اند؟ جوشوا هاروی داستان ۵۰۰ میلیون ساله چشم انسان را با جزئیات شرح می‌دهد. درس از جوشوا هاروی، انیمیشن توسط استودیو آرتراک.

متن سخنرانی – تکامل چشم انسان – جوشوا هاروی

چشم انسان ساختاری شگفت‌انگیز دارد، که قادر است از چند فوتون گرفته تا نور مستقیم خورشید را تشخیص دهد، یا در یک ثانیه فوکوس را از صفحه مقابل خود به افق دوردست تغییر دهد. در حقیقت، ساختارهای مورد نیاز برای چنین انعطاف‌پذیری باورنکردنی زمانی، پیچیده تلقی می‌شدند به طوری که چارلز داروین اذعان داشت که ایده تکامل در آنجا در بالاترین درجه ممکن پوچ به نظر می‌رسد.

با این حال، این دقیقاً همان اتفاقی است که بیش از ۵۰۰ میلیون سال پیش آغاز شده است. داستان چشم انسان با یک لکه نوری ساده مانند نمونه‌ای که در ارگانیسم‌های تک سلولی وجود دارد مانند اوگلنا آغاز می‌شود. لکه نوری دسته‌ای از پروتئین‌های حساس به نور است که به تاژک جاندار مرتبط است و با یافتن نور و در نتیجه موادغذایی فعال می‌شود.

نسخه‌ی پیچیده‌تری از این لکه نور را می ‌توان در کرم پهن، پلاناریا یافت. جامی شکل بودن چشم به جای صاف، آن را قادر می‌سازد جهت نور ورودی را بهتر احساس کند. از جمله کاربردهای دیگر، این توانایی به جاندار امکانِ به دنبال سایه رفتن و پنهان شدن از شکارچی را می‌دهد. در طول هزاران سال، در برخی از موجودات با رشد بیشتر چنین جام‌های نوری، منفذ جلوی آن کوچکتر شده است.

نتیجه یک اثر پین‌هول(سوراخ سوزنی) بود، که وضوح را به طرز چشمگیری افزایش می‌داد، و تنها با اجازه‌ی ورود دادن یک باریکه‌ای از نور به درون چشم، تحریف را کاهش می‌دهد. ناتیلوس، از نیاکان هشت‌پا، از این نوع چشم برای بهبود وضوح و جهت ‌دهی استفاده می‌کند. اگرچه چشم پین‌هول می‌تواند تصاویر ساده‌ای را ایجاد کند، همانطور که می‌دانیم گام اصلی به سمت چشم یک عدسی است.

تصور می‌شود که این عدسی از طریق سلول‌های شفافی که برای جلوگیری از عفونت منفذ آن را پوشانده‌اند، تکامل یافته است اجازه می‌دهد تا داخل چشم با مایعی پر شود که حساسیت و پردازش نور را بهینه می‌کند. پروتئین‌های کریستالی که در سطح تشکیل می‌شوند ساختاری ایجاد می‌کنند که در تمرکز نور در یک نقطه از شبکیه مفید است.

این عدسی است که کلید سازگاری چشم است، انحنایش را تغییر می‌دهد تا با دید نزدیک و دور سازگار شود. این ساختار دوربین سوراخ سوزنی‌ با یک عدسی، پایه‌ای برای آنچه در نهایت در چشم انسان تکامل می‌یابد، بود. اصلاحات بیشتر شامل یک حلقه رنگی به نام عنبیه است، که میزان نور ورودی به چشم را کنترل می‌کند، یک لایه بیرونی سفید و سخت، معروف به صلبیه، برای حفظ ساختار آن، و غدد اشکی که یک غشای محافظ ترشح می‌کنند.

اما تکامل همراه مغز هم به همان اندازه مهم بود، تکامل آن با توسعه قشر بینایی برای پردازش تصاویرِ واضح‌تر و رنگارنگ‌تری که دریافت می‌کرد. اکنون می‌دانیم که چشم ما به دور از اینکه یک شاهکار ایده‌آل در طراحی باشد، ردپایی از تکامل گام به گام است. به عنوان مثال، شبکیه چشم انسان معکوس است، با سلول‌های تشخیص‌ دهنده نور که از منفذ جلوی چشم دور هستند.

این منجر به یک نقطه کور می‌شود، که در آن عصب بینایی باید به شبکیه نفوذ کند تا به لایه حساس به نور در پشت برسد. چشم‌های مشابه سرپایان، که به طور مستقل تکامل یافته‌اند، دارای شبکیه رو به جلو هستند که به آنها امکان می‌دهد بدون نقطه کور ببینند. چشم موجودات دیگر سازگاری‌های مختلفی را نشان می‌دهد.

ماهی چهار چشمی (Anableps)، چشمانی به دو بخش تقسیم شده برای نگاه کردن به بالا و زیر آب دارند، که برای تشخیص هم شکارچیان و هم شکار مناسب است. گربه ها، شکارچیان شبانه کلاسیک، با یک لایه انعکاسی تکامل یافته‌اند با به حداکثر رساندن میزان نوری که چشم می‌تواند تشخیص دهد، به آنها دید در شب عالی و همچنین اثر درخشان می‌دهند.

اینها تنها چند نمونه از تنوع عظیم چشم در قلمرو حیوانات است. پس اگر می‌توانستید چشمی طراحی کنید، آیا این کار را متفاوت انجام می‌دهید؟ این سوال آنقدرها هم که به نظر می‌رسد عجیب نیست. امروزه پزشکان و دانشمندان در حال بررسی ساختارهای مختلف چشم برای کمک به طراحی ایمپلنت‌های بیومکانیکی برای افراد کم‌بینا هستند.

و در آینده‌ای نه چندان دور، ماشین‌های ساخته شده با دقت و انعطاف‌پذیری چشم انسان حتی ممکن است بتوانند آن را فراتر از تکامل خود قرار دهند.

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا