Як тиранозавр зробив вашого собаку дальтоніком?

Нещодавні генетичні відкриття показують, як перші ссавці набули нічного зору, щоб процвітати у світі, де домінують рептилії.

У вас виняткові очі. Як і у вашої мами. Фактично, у всіх нас виняткові очі, такі ж як у наших далеких родичів-приматів. Річ не в тім, що вони красиві (хоча я впевнений, що ваші очі справді такі), а в тому, що вони виняткові через велику кількість колбочок. Саме ці колбочки (фоторецептори ока) дають змогу бачити такий широкий діапазон кольорів, що не доступно вашому собаці. Нещодавні відкриття показують, що дальтонізм вашого собаки бере свій початок з часів динозаврів, доводячи, що для ссавців очі — це вікно в еволюційне минуле.

Очі розвивалися різної форми, з різними механізмами і з різними здібностями. Комахи відомі своїми приголомшливими складними очима, що складаються з декількох світлоприймальних блоків, пов’язаних разом, щоб створити складене зображення світу. Навіть вони різняться за своєю будовою, від репозиції до суперпозиції, параболічного або суперфасеточного.

Як ссавцям, нам ближче нескладні очі, які також мають неймовірну безліч розташувань. Ямкові очі, згідно з назвою, являють собою просту форму очної плями, вміщеної в ямку, і, ймовірно, нагадують найбільш ранні нескладні очі. Сферичні лінзи й очі з кількома лінзами можуть створювати більш різке зображення і зустрічаються у черевоногих молюсків (наприклад, равликів) і головоногих молюсків (наприклад, восьминогів). Більшість наземних хребетних, зокрема ссавці, рептилії та птахи, мають лінзові очі з рефракційною рогівкою, що містить негативну лінзу, що збільшує зображення, яке проєктується на задню частину ока. Саме там світло обробляється сітківкою — ділянкою світлочутливих фоторецепторних клітин, які надсилають сигнали зоровим нервом у мозок. Здебільшого так бачать тварини.

Одна з багатьох поширених помилок креаціоністів полягає в тому, що вони вважають, що різна складність ока є ознакою направляючої божественної руки. Як могло відбуватися щось настільки складне поступово в серії випадкових мутацій? Яка користь від половини ока? Однак такий підхід до еволюції ока за принципом «все або нічого» не враховує діапазону механізмів і складності зору в усього спектра тварин на Землі впродовж усього часу.

Очі розвивалися незалежно щонайменше сорок разів за всю історію життя. Інакше кажучи, не було жодного предка, у якого розвинулося око, від якого походять всі інші очі, а було кілька предків у кількох лініях тварин. Поява подібних структур знову і знову у неспоріднених груп тварин не є чимось незвичайним і навіть дивовижним. Адже ми маємо одні й ті самі хімічні будівельні блоки життя і всі схильні до випадкових мутацій від покоління до покоління, тож не дивно, що на «нову» розробку може «наштовхнутися» кілька груп. Якщо це виявиться вигідним, її, ймовірно, збережуть, бо це допомагає тварині краще виживати. Очі посідають доволі високе місце в списку фізичних характеристик, корисних для більшості живих рухомих організмів.

Світлочутливі клітини сітківки хребетних бувають двох основних типів: колбочки і палички. Колбочки менш чутливі до світла, але дозволяють тваринам розрізняти кольори, виявляючи різні пікові довжини хвиль світла. З іншого боку, палички більш чутливі при слабкому освітленні, але на шкоду роздільній здатності. Очі всіх тварин містять різну кількість паличок і колбочок у сітківці. Ви, можливо, очікували, що палички еволюціонують першими, а пізніше перетворяться на складніші колбочки, що визначають колір — зрештою, чорно-біла фотоплівка з’явилася раніше, ніж кольорова. Насправді правильним є і зворотне: спочатку з’явилися конусоподібні фоторецептори, потім із них розвинулися палички, навіть використавши конусну схему сітківки.

Більшість хребетних тварин, таких як риби, птахи та рептилії (і, отже, майже напевно динозаври), мають безліч колбочок у сітківці ока і можуть виявляти широкий спектр світла. З іншого боку, у більшості ссавців багато паличок і мало колбочок, що знижує колірний зір, але дає хороший зір при слабкому освітленні. Дальтонізм ссавців називається протанопією і не дає їм змоги розрізняти червоно-жовто-зелені частини світлового спектра. Примати — одні з небагатьох ссавців з гарним кольоросприйняттям завдяки дуплікації генів опсина у наших предків. Опсини — це світлочутливі білки у фоторецепторних клітинах сітківки, які перетворюють світло на електрохімічні сигнали. Ця дуплікація у наших предків дозволила їм визначати колір і, як вважають, дала перевагу у виживанні в пошуках стиглих фруктів у їхньому лісовому середовищі існування.

Чому більшість ссавців бачать наш світ у тьмяному кольорі? Вважається, що причина домінування паличок у ссавців сягає періоду нашої найбільш ранньої історії, між 225-65 мільйонами років тому (мезозой). Рептилії, такі як динозаври, були правителями світу в той час, але найбільш ранні ссавці також походять із цього часу. Вони процвітали протягом усього мезозою, переживаючи не тільки той самий період у 150 мільйонів років, що і їхні жахливі далекі родичі, а й пережили подію крейдяно-палеогенового вимирання, що поклала кінець життю багатьох інших хребетних наприкінці крейдяного періоду.

Однак успішне проживання поруч із рептиліями мезозою мало наслідки для цих найбільш ранніх ссавців. Такі ссавці були мініатюрного зросту: мало хто був більшим за лисицю, більшість — набагато меншим. Проте хороші речі поставляються в невеликих упаковках, і ці ссавці-першопрохідці використовували екологічні ніші, які ми також бачимо у дрібних ссавців сьогодні: вони рили, як кроти, лазили по деревах, як білки, і плавали, як видри. Але було одне нововведення, яке безпосередньо вплинуло на їхній зір: вони стали вести нічний спосіб життя.

Вважається, що нічне існування було одним із найбільших нововведень наших предків. Зростаюча залежність від нюху була однією з рушійних сил збільшення розміру мозку, а їхня шерсть дозволяла їм витримувати найхолоднішу частину 24-годинного циклу Землі. Більшість рептилій, ймовірно, вели денний спосіб життя (були активні вдень), залишаючи темряву скромним ссавцям. Цей період еволюції ссавців отримав назву «гіпотези нічного пляшкового горлечка» (nocturnal bottleneck hypothesis). Будь-яка випадкова мутація, що поліпшує зір при слабкому освітленні, дала б цим тваринам явну перевагу у виживанні.

Так наші давні предки-ссавці набули нічного зору.

Це пояснення дальтонізму ссавців — більше, ніж просто здогадки: у нещодавній статті представлено біологічні докази на підтримку цієї теорії. Вивчивши, як гени, що регулюють розвиток паличок, експресуються на ранніх стадіях росту мишей, а потім порівнявши їх із рибками даніо, вчені змогли показати біологічний механізм, який перетворив колбочки ссавців на палички. Можливість точно визначити це є життєво важливим підтвердженням теорії про те, що ранні ссавці стали вести нічний спосіб життя.

Це поєднання нічного зору і збільшеного мозку, поряд зі змінами зубів і скелета, сприяло величезному успіху ссавців. Це дало їм змогу використовувати унікальні екологічні ніші, процвітаючи разом із динозаврами мільйони років, зрештою, переживши їх. Коли динозаври пішли, ссавці захопили денний час, різко збільшилися в розмірах і стали більш різноманітними.

Ваш хвилястий папужка може бачити більше кольорів, ніж ваш собака, завдяки боротьбі за виживання між їхніми давніми предками: динозаврами і першими ссавцями. Примати заново відкрили колірний спектр, але в наших генах таїться спадщина цього «нічного пляшкового горлечка»: генетичного сліду, який веде назад до випадкових мутацій, що колись виявилися корисними для виживання.

Технології у сфері догляду за тваринами: тренди 2025.