שלום אורח, התחבר לאתר!, שכחת את הסיסמה?
  דוא"ל:
סיסמה:
טופס רישום לאתר | הוסף למועדפים | קבע כדף הבית
WWW.MedicalMedia.co.il
אודות אינדקס קישורים עדכוני רישום חיפוש תרופות כתבי עת כינוסים דף ראשי
Cali - מערכת לניהול יומן וזימון תורים
Medical Search Engine
Skip Navigation Linksראשי > רשימת כתבי עת > Eye Update - גליון מס' 13 > אבולוציית העין
נובמבר 2010 November | גיליון מס' 13 .No
צור קשר
חברי מערכת
רשימת גליונות קודמים
שער הגליון
מאמרי סקירה
אבולוציית העין


ד"ר איתן ליבני מחלקת עיניים, מרכז רפואי רבין, ביה"ח בילינסון, פתח תקווה

"אדם שאינו יודע את עברו, עתידו לוט בערפל" (יגאל אלון)
אנו רגילים להתייחס לעין האנושית בעבודתנו היום-יומית כאיבר מושלם, שדומה כאילו נוצר במפעל עיניים כלשהו, ונחת זה עתה על מנורת הסדק שלנו.
האם אכן כך הדבר? האם העין האנושית היא אכן "מוצר מושלם", וכל סטייה משלמות זו היא בהכרח פתולוגית? והאם העין נוצרה בשלמות כזו מלכתחילה ע"י מהנדס תבוני עלום?
יש בימינו מספר הוכחות לכך שהעין האנושית התפתחה בצעדים מדודים במהלך ההיסטוריה של החי על פני הארץ עד הגיעה ל"מוצר המוגמר" שבו אנו מטפלים יום-יום. ההוכחות להתפתחות הדרגתית זו, הסותרות את הטענה כי העין (כמשל לאדם) נוצרה בשלמותה, נשענות על מחקרים בתחום האמבריולוגיה (באמבריו ניתן לזהות את כל שלבי ההתפתחות האבולוציונית העינית), בתחום הפלאונתולוגיה (חקר המאובנים) ובתחום הגנטיקה (התפתחות הדרגתית ברמת הגנום).
גם כיום אנו יכולים לזהות בטבע אורגניזמים המדגימים את שלבי ההתפתחות המשמעותיים של העין.

בראשית
לפני יותר מ-800 מיליון שנה, שלטו באוקיינוסים יצורים פשוטים ללא מערכת עצבים מפותחת, שניזונו בצורה פסיבית ואקראית, ולא היו בעלי יכולת ראייה. בתקופה זו העולם היה עיוור. האורגניזמים הראשונים שפיתחו יכולת ראייה מסוימת היו אצות ובקטריות (חד-תאים) שביצעו פוטוסינתזה לצורך יצירת אנרגייה. ביצורים אלה התפתח אברון (Organelle) שיכול להבדיל בין חושך לאור (תמונה 1). אברון זה נתן להם יתרון אדיר על מתחריהם, מכיוון שבעזרתו אורגניזמים אלה ידעו לאיזה כיוון עליהם להתקדם כדי להיחשף לאור (Phototaxis). 



השלב הבא בהתפתחות הראייה היה זיהוי אורכי גל שונים ע"י פוטורצפטורים, פרט לזיהוי אור/חושך. גם כיום יש יצורים פשוטים, כגון מדוזות, שבהן ניתן למצוא פוטורצפטורים כאלה. חשוב להבין שליצורים אלה אין יכולת זיהוי תמונה, אלא רק יכולת להבדיל בין אורכי גל שונים. דיפרנציאציה בין אורכי גל שונים מספקת מידע חשוב ליצורים אלה, לרוב מדובר ביצורים ימיים שקופים ועדינים (לדוגמה: מדוזות) שקרינת UV מסוכנת להם. כשיצורים אלה מתקרבים לפני המים ורמת ה-UV עולה, הפוטורצפטורים מספקים על כך מידע שמוביל לצלילה של היצור חזרה לעומק האוקיינוס שם קרינת ה-UV חלשה יותר.
השלב ההתפתחותי הבא היה סידור הפוטורצפטורים בצורה תלת-ממדית קעורה (Cup Eye): באורגניזמים אלו הפוטורצפטורים השונים קלטו בכל רגע נתון כמות אור שונה, עקב המבנה הקעור שבו הם הסתדרו (פוטורצפטורים בשפת הקערה קלטו תמיד אור לעומת פוטורצפטורים בשולי הקערה שלעתים היו ב"צל" ולעתים ב"אור"). צורה תלת-ממדית קעורה המכילה פוטורצפטורים, כבר סיפקה יכולת חשובה נוספת – אבחנת תנועה. גם כיום אנו מזהים יצורים כאלה בטבע, לדוגמה: תולעים שטוחות.
בשלב הבא העולם עמד בפני זינוק אבולוציוני משמעותי: יצירת דמות מושלמת על גבי הפוטורצפטורים. דבר זה התאפשר כאשר אורגניזמים בעלי Cup Eye פיתחו צמצם בקדמת העין, לרוב ע"י מכסה גרמי עם חריץ/חור קטן במרכזו, שכיסה את קערת הפוטורצפטורים. דומה הדבר לניסוי הידוע שבו לוקחים רדיד אלומיניום, מנקבים בו חור קטן ומעמידים מאחוריו נייר לבן. כאשר מדליקים נר בקדמת הרדיד, ניתן לזהות דמות נר הפוכה על הנייר. חשוב לציין כי שיטה זו ליצירת דמות על פוטורצפטורים אכן יצרה דמות, אך בהפרדה (רזולוציה) ובתאורה (Illumination) ירודה. גם כיום יש אורגניזמים כאלה, לדוגמה: סרטנים שונים (Chambered Nodulus) (תמונה 2). 

המפץ הקמבריוני
התקופה הקמבריונית, שהחלה לפני כ-540 מיליון שנה, מעסיקה ללא הרף חוקרי אבולוציה רבים. בתקופה זו התפתחו יצורים מגוונים רבים בעלי יכולת תנועה מפותחת, בעלי יכולת הגנה (שריון) והתקפה (שיניים חדות) וחשוב מכל – יכולת ראייה, כל זאת בבת-אחת (במושגים אבולוציוניים). לראשונה בתקופה זו הייתה ליצורים יכולת ייצור דמות מושלמת על פני שכבת הפוטורצפטורים שלהם. שני סוגי עיניים זוהו במאובנים בתקופה זו, ועל פי תארוך פחמן (Carbon Dating), הוכח כי אלו העיניים המושלמות הראשונות על פני הארץ. סוג אחד שהתפתח הוא "עין מצלמה פשוטה" (Simple Camera Type Eye) שהוא אב-הטיפוס של העין האנושית, המכיל עדשה אחת, ויכול ליצור דמות מושלמת על פני הפוטורצפטורים. הסוג הנוסף הוא ה"עין המורכבת" (Compound Eye) המורכב מעדשות רבות המחוברות למספר מצומצם של פוטורצפטורים, בתוך אברונים קטנים ומבודדים הנקראים Ommatidia. האורגניזם הראשון שבו זוהו עיניים אלה היה ה-Trilobite – פרוק רגליים ימי, שעיניו הן אב-הטיפוס של כל עיני פרוקי הרגליים והחרקים של ימינו (תמונה 3). 



אבולוציית "עין המצלמה הפשוטה" ואבולוציית ה"עין המורכבת" לא נעצרה בתקופה הקמבריונית. במהלך השנים המשיך כל אחד משני סוגי עיניים אלו להתפתח על פי שיטת "המתאים ביותר לבית הגידול - שורד". השפירית של ימינו פיתחה עין מורכבת מופלאה, המורכבת מכ-29,000 עדשות בכל עין, והיא כנראה זוכה בתואר "אלופת האלופים" בקרב היצורים בעלי העין המורכבת.

התפתחות ראיית עומק
בתקופה המזוזואית המוקדמת (Mesozoic Era, דינוזאורים מוקדמים), לא הייתה לאף ייצור בעל "עין מצלמה פשוטה", כולל הדינוזאורים, יכולת ראיית עומק. בתקופת הדינוזאורים המאוחרת (Jurassic Era) אנטומיית הגולגולת והארובות המתפתחת אפשרה למספר מיני דינוזאורים להצליב את שני שדות הראייה שלהם, וע"י כך ליצור תמונה תלת-ממדית. יכולת זו סיפקה יתרון משמעותי לדינוזאורים טורפים (לדוגמה: טירנוזאורוס רקס) שיכלו כעת לאמוד במדויק את המרחק לטרף שלהם.

התפתחות ראיית לילה
היכולת לראות בחשכה התפתחה בעזרת כמה "פטנטים" מבריקים. התפתחות אחת כזו היא ה-Taptum Lucidum, שכבה מחזירת אור שהתפתחה מאחורי שכבת הפוטורצפטורים, הגורמת ל-Reflection של כל פוטון שלא נקלט בתחילה. ע"י כך מנצלת שכבה זו כל פוטון שמוצא את דרכו לתוך העין (תמונה 4). זוהי הסיבה שכאשר מאירים בלילה על חתול בפנס, רואים ששתי עיניו "מבריקות". 



התפתחות נוספת המאפשרת ראיית לילה היא הגדלת שטח העין כולו, וע"י כך הגדלת שטח הקרנית עד למקסימום האפשרי, וכך מתאפשרת הקליטה כל פוטון בסביבת העין. עיניים כאלה ניתן למצוא, לדוגמה, בקופיפים שונים בג'ונגלים בדרום מזרח אסיה (תמונה 5) שבה רואים קופיף לילי "Tarsius "Bancanus).



ליצורים שפיתחו יכולת לראות בתנאי תאורה חלשה היה יתרון גדול על פני מתחריהם, הן מבחינת ההתגוננות מפני טורפים והן מבחינת מציאת מזון שלא התחרו עליו יצורים נוספים בשעות הלילה.

התפתחות ראייה טלסקופית
לעופות דורסים התפתחה ראייה יוצאת דופן – ראייה טלסקופית. בעיני עופות אלו, הצדים את טרפם מגובה רב, התפתחה עדשה הממוקמת הרחק מהרשתית (יחסית לעין אנושית), וכן מספר הפוטורצפטורים המקולריים שלהם מגיע לפי חמישה יותר מעין אנושית, דבר המאפשר להם לראות פרטי פרטים גם מגובה רב. גודל עיני עופות אלו זהה בקירוב לגודל עין אנושית, אף על פי שגולגולותיהם קטנות במידה ניכרת מגולגולת אדם (תמונה 6). 



שעון כדור הארץ
התיאוריה המקובלת על התפתחות החיים על פני הארץ מציינת כי האורגניזם החי הראשון עלי אדמות התפתח לפני כ-3.5 מיליארד שנים. אם אנו מציינים אירוע זה כתחילת שעון ההתפתחות האבולוציונית, ניתן להבין שהמין האנושי מייצג את השניות האחרונות בשעון זה. לכן, ניתן להסיק שהעין האנושית אינה סוף פסוק מבחינה התפתחותית, ושהיא מייצגת רק שלב אחד בסולם ההתפתחות. נשאלת השאלה: האם אנו בעבודתנו היום-יומית מתערבים ומפריעים להתפתחות אבולוציונית זו? האם בהשתילנו עדשה תוך-עינית לחולה הסובל מירוד, אנו מתערבים שלא כדין בברירה הטבעית, ואולי אף בולמים את ההתפתחות הטבעית שבה "המתאים ביותר - שורד"? ומהן ההשלכות לטווח הארוך? חישבו על כך.

תודה לד"ר יפתח יסעור על העזרה וההכוונה בהכנת המאמר.

References
1. Gehring WJ. New perspectives on eye development and the evolution of eyes and photoreceptors. Journal of Heredity 2005
2. Bhaya D. Light matters: Phototaxis in unicellular cyanobacteria. Molec Microbio 2004
3. Thomas AT. Developmental palaeobiology of trilobite eyes and its evolutionary significance. Earth science reviews 2005
4. Leigh SR, et al. Comparative Perspectives on Bimaturism, Ontogeny, and Dimorphism in Lemurid Primates. Jour Primatology 1997
5. Stevens KA. Binocular vision in theropod dinosaurs. Journal of Vertebrate Paleontology 2006
6. National geographic.com (Web)
7. Paledirect.com (Web)

תגובות:



דף ראשי | כינוסים רפואיים | כתבי עת רפואיים | חיפוש תרופות | תנאי שימוש | אודות מדיקל מדיה | צור קשר | קוסמטיקה ואסתטיקה רפואית | קוסמטיקה רפואית
המידע המופיע באתר זה מיועד לצוות רפואי בלבד. המידע באתר אינו מהווה בשום אופן ייעוץ רפואי ו\או משפטי.
שימוש או צפייה באתר זה מעידים על הסכמתך לתנאי השימוש. לצפייה בתנאי השימוש לחץ\' כאן
Powered by Medical Media Ltd.
כל הזכויות שמורות לי.ש. מדיקל מדיה בע"מ ©