Пенсионный советник

Прозрение без глаз

Животные начали видеть 700 миллионов лет назад

Григорий Колпаков 31.10.2012, 10:50
Светочувствительные белки, которые сделали возможным зрение у живых организмов, появились 700 млн... shorecrest.org
Светочувствительные белки, которые сделали возможным зрение у живых организмов, появились 700 млн лет назад

Животные начали видеть 700 миллионов лет назад — примерно на 200 миллионов лет раньше, чем считалось до сих пор.

Новое исследование, проведенное группой биологов из Бристольского университета и Ирландского национального 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.

Механизм возникновения зрения у животных давно составляет предмет споров, но в одном биологи единодушны:

все началось с опсинов – светочувствительных белков, превращающих свет в электрохимический сигнал.

Всего различают пять групп опсинов, работающих в глазу. Белки первой группы – родопсины – весьма чувствительны к свету в целом, но не реагируют на цвет. Белки остальных четырех групп различают определенные оптические частоты, причем опсины четвертой группы срабатывают 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 о 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.

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 светочувствительного 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.

Однако после того, как динозавры «в одночасье» исчезли с лица Земли, многие животные перестали быть дальтониками.

Что же до человеческого глаза, то этот орган настолько сложен, что даже сам 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.