Sut gwnaeth tyrannosaurus wneud lliw eich ci yn ddall?

Mae darganfyddiadau genetig diweddar yn dangos sut y cafodd y mamaliaid cyntaf weledigaeth nos i ffynnu mewn byd a ddominyddwyd gan ymlusgiaid.

Mae gennych lygaid eithriadol. Fel dy fam. Mewn gwirionedd, mae gan bob un ohonom lygaid eithriadol, yn union fel ein perthnasau primatiaid pell. Nid eu bod nhw'n brydferth (er dwi'n siŵr bod eich llygaid chi mewn gwirionedd), ond eu bod nhw'n eithriadol oherwydd y nifer fawr o gonau. Y conau hyn (ffotoreceptors y llygad) sy'n eich galluogi i weld ystod mor eang o liwiau nad ydynt ar gael i'ch ci. Mae darganfyddiadau diweddar yn dangos bod lliw dallineb eich ci yn dyddio'n ôl i'r deinosoriaid, gan brofi i famaliaid fod llygaid yn ffenestr i'r gorffennol esblygiadol.

Esblygodd llygaid mewn gwahanol siapiau, gyda gwahanol fecanweithiau a gyda galluoedd gwahanol. Mae pryfed yn adnabyddus am eu llygaid cyfansawdd syfrdanol, sy'n cynnwys unedau derbyn golau lluosog wedi'u cysylltu â'i gilydd i greu delwedd gyfansawdd o'r byd. Maent hyd yn oed yn wahanol yn eu strwythur, o ail-leoli i arosodiad, parabolig neu arwynebol.

Fel mamaliaid, rydym yn agosach at lygaid syml, sydd hefyd ag amrywiaeth anhygoel o leoliadau. Mae llygaid pwll, fel y mae'r enw'n awgrymu, yn ffurf syml o smotyn llygaid wedi'i osod mewn soced, ac mae'n debyg eu bod yn debyg i'r llygaid syml cynharaf. Gall lensys sfferig a llygaid aml-lens gynhyrchu delwedd fwy craff ac maent i'w cael mewn gastropodau (fel malwod) a seffalopodau (fel octopysau). Mae gan y rhan fwyaf o fertebratau daearol, gan gynnwys mamaliaid, ymlusgiaid, ac adar, lygaid lenticular gyda chornbilen plygiannol sy'n cynnwys lens negyddol sy'n chwyddo'r ddelwedd a dafluniwyd ar gefn y llygad. Yno y caiff y golau ei brosesu gan y retina, ardal o gelloedd ffotoreceptor sy'n sensitif i olau sy'n anfon signalau trwy'r nerf optig i'r ymennydd. Mae anifeiliaid yn ei weld fel hyn yn bennaf.

Un o gamgymeriadau cyffredin niferus creadigwyr yw eu bod yn credu bod cymhlethdod amrywiol y llygad yn arwydd o law ddwyfol arweiniol. Sut gallai rhywbeth mor gymhleth ddigwydd yn raddol mewn cyfres o hap-dreigladau? Beth yw'r defnydd o hanner llygad? Fodd bynnag, mae'r dull hwn o weithredu popeth-neu-ddim o ran esblygiad y llygad yn anwybyddu'r ystod o fecanweithiau a chymhlethdod gweledigaeth ar draws sbectrwm anifeiliaid ar y Ddaear trwy gydol amser.

Mae llygaid wedi esblygu'n annibynnol o leiaf ddeugain gwaith trwy gydol hanes bywyd. Mewn geiriau eraill, nid oedd un hynafiad a ddatblygodd y llygad y mae pob llygad arall yn disgyn ohono, ond nifer o hynafiaid mewn nifer o linachau anifeiliaid. Nid yw ymddangosiad strwythurau tebyg dro ar ôl tro mewn grwpiau o anifeiliaid nad ydynt yn perthyn yn anarferol na hyd yn oed yn syndod. Wedi'r cyfan, mae gennym yr un blociau adeiladu cemegol o fywyd ac rydym i gyd yn dueddol o gael treigladau ar hap o genhedlaeth i genhedlaeth, felly nid yw'n syndod y gall sawl grŵp "baglu" datblygiad "newydd". Os bydd yn broffidiol, mae'n debyg y bydd yn cael ei gadw, oherwydd mae'n helpu'r anifail i oroesi'n well. Mae llygaid yn safle eithaf uchel ar y rhestr o nodweddion corfforol sy'n ddefnyddiol i'r rhan fwyaf o organebau byw, symudol.

Mae celloedd y retina asgwrn cefn sy'n sensitif i olau o ddau brif fath: conau a gwiail. Mae conau yn llai sensitif i olau, ond maent yn galluogi anifeiliaid i wahaniaethu rhwng lliwiau trwy ganfod gwahanol donfeddi brig golau. Ar y llaw arall, mae ffyn yn fwy sensitif mewn golau isel, ond ar draul datrysiad. Mae llygaid pob anifail yn cynnwys gwahanol niferoedd o wiail a chonau yn y retina. Efallai eich bod wedi disgwyl i wialen esblygu yn gyntaf, ac yn ddiweddarach i esblygu'n gonau synhwyro lliw mwy cymhleth - wedi'r cyfan, daeth ffilm ffotograffig du-a-gwyn cyn lliw. Mewn gwirionedd, mae'r gwrthwyneb hefyd yn wir: ymddangosodd ffotoreceptors siâp côn yn gyntaf, yna datblygodd gwiail ohonynt, hyd yn oed gan ddefnyddio cynllun côn y retina.

Mae gan y rhan fwyaf o fertebratau, fel pysgod, adar, ac ymlusgiaid (ac felly bron yn sicr deinosoriaid), lawer o gonau yn eu retinas a gallant ganfod sbectrwm eang o olau. Ar y llaw arall, mae gan y rhan fwyaf o famaliaid lawer o wialen ac ychydig o gonau, sy'n lleihau golwg lliw ond yn rhoi gweledigaeth dda mewn golau isel. Gelwir dallineb lliw mewn mamaliaid yn protanopia ac mae'n eu hatal rhag gwahaniaethu rhwng rhannau coch-melyn-wyrdd y sbectrwm golau. Mae primatiaid yn un o'r ychydig famaliaid sydd â chanfyddiad lliw da diolch i ddyblygu genynnau opsin yn ein hynafiaid. Mae opsinau yn broteinau sy'n sensitif i olau yng nghelloedd ffotoreceptor y retina sy'n trosi golau yn signalau electrocemegol. Roedd y dyblygu hwn yn ein hynafiaid yn caniatáu iddynt bennu lliw a chredir ei fod wedi rhoi mantais goroesi iddynt wrth chwilio am ffrwythau aeddfed yn eu cynefin coedwig.

Pam fod y rhan fwyaf o famaliaid yn gweld ein byd mewn lliw gwan? Credir bod y rheswm dros oruchafiaeth gwiail mewn mamaliaid yn mynd yn ôl i gyfnod ein hanes cynharaf, rhwng 225-65 miliwn o flynyddoedd yn ôl (Mesozoig). Roedd ymlusgiaid fel deinosoriaid yn rheoli'r byd bryd hynny, ond mae'r mamaliaid cynharaf hefyd yn dyddio o'r amser hwn. Roeddent yn ffynnu trwy gydol y Mesosöig, nid yn unig wedi goroesi'r un cyfnod o 150 miliwn o flynyddoedd â'u perthnasau pell erchyll, ond hefyd wedi goroesi'r digwyddiad difodiant Cretasaidd-Paleogenaidd a ddaeth â bywydau llawer o fertebratau eraill i ben ar ddiwedd y Cretasaidd.

Fodd bynnag, roedd cyd-fyw llwyddiannus ag ymlusgiaid Mesozoig wedi arwain at ganlyniadau i'r mamaliaid cynharaf hyn. Roedd mamaliaid o'r fath yn fach o ran maint: ychydig oedd yn fwy na llwynog, roedd y rhan fwyaf yn llawer llai. Fodd bynnag, daw pethau da mewn pecynnau bach, a gwnaeth y mamaliaid arloesol hyn fanteisio ar gilfachau ecolegol a welwn hefyd mewn mamaliaid bach heddiw: roeddent yn tyllu fel tyrchod daear, yn dringo coed fel gwiwerod, ac yn nofio fel dyfrgwn. Ond roedd un arloesedd a effeithiodd yn uniongyrchol ar eu gweledigaeth: dechreuon nhw arwain ffordd o fyw nosol.

Credir mai bodolaeth nosol oedd un o arloesiadau mwyaf ein hynafiaid. Roedd dibyniaeth gynyddol ar arogl yn un o’r grymoedd y tu ôl i’r cynnydd ym maint yr ymennydd, ac roedd eu ffwr yn caniatáu iddynt wrthsefyll rhan oeraf cylch 24 awr y Ddaear. Mae'n debyg bod y rhan fwyaf o ymlusgiaid yn ddyddiol (actif yn ystod y dydd), gan adael y tywyllwch i famaliaid diymhongar. Enwyd y cyfnod hwn o esblygiad mamaliaid "damcaniaethau'r dagfa nos" (rhagdybiaeth tagfa nosol). Byddai unrhyw fwtaniad ar hap sy'n gwella golwg ysgafn isel yn rhoi mantais oroesi amlwg i'r anifeiliaid hyn.

Dyma sut y cafodd ein hynafiaid mamalaidd hynafol weledigaeth nos.

Mae'r esboniad hwn ar ddallineb lliw mewn mamaliaid yn fwy na dim ond dyfalu: y erthygl ddiweddar cyflwynir tystiolaeth fiolegol i gefnogi'r ddamcaniaeth hon. Trwy astudio sut mae'r genynnau sy'n rheoleiddio datblygiad gwiail yn cael eu mynegi yng nghamau cynnar twf llygod, ac yna eu cymharu â zebrafish, roedd y gwyddonwyr yn gallu dangos y mecanwaith biolegol a drodd conau mamaliaid yn wiail. Mae gallu nodi hyn yn gadarnhad hanfodol o'r ddamcaniaeth bod mamaliaid cynnar wedi troi'n nosol.

Cyfrannodd y cyfuniad hwn o olwg nos ac ymennydd chwyddedig, ynghyd â newidiadau deintyddol ac ysgerbydol, at lwyddiant aruthrol mamaliaid. Roedd hyn yn caniatáu iddynt ecsbloetio cilfachau ecolegol unigryw, gan ffynnu ochr yn ochr â'r deinosoriaid am filiynau o flynyddoedd, gan eu goroesi yn y pen draw. Pan adawodd y deinosoriaid, cymerodd mamaliaid drosodd yn ystod y dydd, cynyddodd eu maint yn ddramatig a daeth yn fwy amrywiol.

Gall eich byji weld mwy o liwiau na'ch ci, diolch i'r frwydr am oroesiad rhwng eu hynafiaid hynafol: y deinosoriaid a'r mamaliaid cyntaf. Archesgobion ailddarganfod y sbectrwm lliw, ond yn ein genynnau llechu etifeddiaeth y "tagfa nosol": llwybr genetig sy'n arwain yn ôl at fwtaniadau ar hap a fu unwaith yn ddefnyddiol ar gyfer goroesi.