Uusin lehti – Silmä, luonnon ihmeellinen mestariteos

Silmät suoriutuvat monenlaisista tehtävistä ja niitä löytyy harvasukasmadon alkukantaisesta, valoa aistivasta laikusta kotkan supertarkkaan kamerasilmään. Miksi eläimille on kehittynyt niin paljon erilaisia silmiä?

maanantai 23. toukokuuta 2016 teksti Ed Young

Eläinkunnan pienimmät silmät, jotka koristavat kiilupistiäisen päätä, ovat hädin tuskin amebaa isompia; suurimmat taas ovat ruokalautasen kokoiset ja kuuluvat jättimäisille kalmareille.

Jotkin eläimet näkevät vain mustaa ja valkoista, toiset havaitsevat kaikki sateenkaaren värit ja enemmänkin. Osa ei pysty määrittämään edes sitä, mistä suunnasta valo tulee, toiset puolestaan kykenevät näkemään kilometrien päässä juoksevan saaliseläimen.

Katse silmien käyttötapaan

Lundin yliopiston Dan-Eric Nilssonin mukaan silmien evoluutiota tutkivan on perehdyttävä muuhunkin kuin fyysisiin rakenteisiin. On selvitettävä, miten ja mihin kukin eläin silmiään käyttää.

Muutama vuosi sitten hän loi silmän evoluution neljän vaiheen mallin. Vaiheita eivät määritä fyysiset rakenteet vaan se, mitä eläimet kykenevät silmiensä avulla tekemään:

1. vaihe: silmä aistii lähinnä valon voimakkuutta

Ensimmäinen vaihe sisältää ympäröivän valon voimakkuuden aistimista, jolla mitataan vuorokaudenaikaa tai eläimen syvyyttä vedessä. Tällaiseen ei tarvita varsinaista silmää; yksittäinen valoreseptori riittää.

Hydra-suvun lampipolyypillä ei ole silmiä, mutta sen ruumiissa on valoreseptoreja.

Esimerkkejä eläimistä, joilla on 1. vaiheen silmä : merisiilin toukka, meritähden toukka, kastemato.

2. vaihe: silmä aistii valon tulosuunnan

Nilssonin mallin toisessa vaiheessa eläin tietää, mistä suunnasta valo tulee, koska sen valoreseptoreissa on suojus – yleensä tummaa pigmenttiä – joka sulkee määrätyistä suunnista tulevan valon pois.

Tällainen reseptori tuottaa yhden pikselin maailmankuvan – sitä ei voida laskea todelliseksi näköaistiksi, mutta se riittää liikkumiseen kohti valonlähdettä tai uimiseen siitä poispäin kohti varjoisaa suojapaikkaa.

Esimerkkejä eläimistä, joilla on 2. vaiheen silmä: rataseläin, sukkulamato, kuutiomeduusan toukka

3. vaihe: silmä omaa jo heikon erottelukyvyn

Kolmannessa vaiheessa suojuksen peittämät valoreseptorit ryhmittyvät ryppäiksi, joista kukin osoittaa hieman eri suuntaan.

Niiden haltija voi yhdistää eri suunnasta tulevaa valotietoa ja tuottaa kuvan ympäristöstään. Se voi nähdä maisemia, vaikka ne kenties ovatkin tuhruisia ja rakeisia.

Esimerkkejä eläimistä, joilla on 3. vaiheen silmä: laakamato, sagriinikotilo, täysikasvuinen kuutiomeduusa

Tässä vaiheessa valon aistiminen muuttuu aidoksi näköaistiksi ja valoreseptorikimpuista muodostuu kunnon silmiä. Kolmannen vaiheen silmillä eläimet kykenevät etsimään itselleen sopivia koteja meritähtien tapaan tai välttämään esteitä kuutiomeduusojen malliin.

4. vaihe: silmässä on linssi ja sen erottelukyky on tarkka

Neljännessä vaiheessa silmien ja niiden kantajien evoluutio harppaa vauhdilla eteenpäin. Valoa taittavien linssien ansiosta näkökyvystä tulee tarkka ja yksityiskohtainen.

”Nelosvaiheessa tehtäväluettelo on rajaton”, sanoo Nilsson.

Esimerkkejä eläimistä, joilla on 4. vaiheen silmä: ihminen, tursas, sirkkaäyriäinen

Evoluutio ei ole älykästä

Silmän osat ovat todisteita evoluution pala palalta tapahtuvasta hienosäädöstä. Se käyttää olemassa olevia materiaaleja jatkuvasti uusiin tarkoituksiin ja yhdistelee yksinkertaisista rakenteista monimutkaisempia kokonaisuuksia.

Evoluutio ei kuitenkaan osaa ennakoida. Kun se on kerran edennyt tiettyyn suuntaan, se ei voi palata lähtötilanteeseen, joten sen luomukset ovat epätäydellisiä.

”Hyönteiset ja äyriäiset ovat menestyneet verkkosilmistään huolimatta, eivät niiden ansiosta”, sanoo Nilsson. ”Ne olisivat menestyneet paljon paremmin kamerasilmillä, mutta evoluutio ei huomannut sitä. Evoluutio ei ole älykäs.”

Lue lisää silmän evoluutiosta juuri ilmestyneestä National Geographicin numerosta 5/2016.

Älä unohda myöskään näitä National Geographicin nro 5/2016 aiheita:

  • Yellowstone: Maailman vanhin, vuonna 1872 perustettu kansallispuisto sisältää aktiivisen jättitulivuoren ja vaarallisia petoeläimiä.

  • Kadonnut kaupunki: Uuden laserkeilausmenetelmän avulla Hondurasista löydettiin satoja vuosia vanhat rauniot, jotka antavat uutta puhtia myytille ”valkoisesta kaupungista”.

  • Katastrofiturismi: Väkeä virtaa Tšernobylin tienoille ihmettelemään vuonna 1986 tapahtuneen ydinonnettomuuden jälkiä.

Ehkä sinua kiinnostaa...

Ehkä tämä kiinnostaa sinua ...