منشا تکاملی چشم انسان ممکن است یک سیکلوپ یا تک چشمی 600 میلیون ساله باشد! - تیم علمی

دانشمندان سوئدی و بریتانیایی با آنالیز مدارهای عصبی حیوانات امروزی متوجه شده اند شبکیه های جفت جفت ما، کارکرد خود را مدیون تغییر کاربری همان سیستم سلولی قدیمی هستند. این ساختار ابتدایی که در مرکز سر نیاکان بسیار باستانی و بدوی ما قرار داشت، نه تنها مسیر بینایی امروزی را هموار کرد، بلکه پیوند عمیقی با تنظیم ریتم شبانه روزی بدن ما ایجاد کرد تا دو عملکرد ظاهراً متفاوت زیستی از یک ریشه مشترک سرچشمه بگیرند.

فرایند تکامل چشم انسان و شکل گیری جفت شبکیه ها از بازآفرینی تک سلول های حساس به نور در یک موجود غارنشین زیردریا شروع شد. این موجود باستانی که پیش از پیدایش مهره داران روی زمین می زیست، احتمالاً جثه ای کرم مانند داشت و روزگار خود را با تصفیه آب دریا می گذراند. آنالیز ها نشان می دهد نیاکان دورتر این جانور ممکن است در ابتدا دارای دو دسته سلول نوری در دو طرف سر خود بوده باشند، اما با تغییر سبک زندگی به صورت ساکن و دفن شده در بستر دریا، احتیاج به بینایی دقیق کاملاً از بین رفت. به این ترتیب، سلول های طرفین سر تحلیل رفتند و تنها یک اندام نورگیر میانی یا همان چشم تک مرکزی (Median Eye) در بالای سر جانور باقی ماند تا صرفاً شب را از روز و جهت تاریکی را تشخیص دهد.

چرخش دوباره چرخ دنده تکامل زمانی رخ داد که نوادگان این موجود از بستر دریا جدا شدند و دوباره شنای فعال در آب های آزاد را پیش گرفتند. احتیاج مبرم به شناسایی شکارچیان، یافتن غذا و دور زدن موانع طبیعی، داشتن یک سیستم بینایی پیشرفته را به احتیاجی حیاتی تبدیل کرد. طبیعت به جای طراحی دوباره مدارها، همان اندام میانی ساده را توسعه داد و سلول های حساس به نور آن را به طرفین سر راهنمایی کرد. این بازآرایی ساختاری سبب شد تا جفت شبکیه های چشمی در مهره داران پدید آیند و هم زمان بخش به جای مانده در عمق مغز به سیستم صنوبر یا همان غده پینه ال (Pineal System) تبدیل گردد که مسئولیت تنظیم چرخه خواب و بیداری را برعهده دارد.

یکی از هیجان انگیزترین نکات در روند تکامل چشم انسان، حضور هم زمان دو تبار سلولی کاملاً متفاوت در یک مدار عصبی واحد است. سلول های مخروطی و استوانه ای در شبکیه ما که نور را به پیغام های الکتریکی تبدیل می نمایند، از تبار گیرنده های مژکی هستند؛ در حالی که سلول های گانگلیونی، آماکرین و افقی که اطلاعات تصویری را پیش پزش پردازش می نمایند، ریشه در گیرنده های ربدومریک دارند. در بسیاری از بی مهرگان مانند حشرات یا اختاپوس ها، این دو تبار سلولی کاملاً از هم جدا هستند و چشم ها از بافت های سطحی پوست منشأ می گیرند. اما در نیاکان مهره داران، اندام میانی هر دو نوع سلول را یک جا در خود جای داده بود و همین ترکیب استثنایی باعث شد شبکیه مهره داران به صورت برآمدگی مستقیمی از خود مغز توسعه یابد.

بافت صنوبر در بسیاری از خزندگان و دوزیستان امروزی، همچنان ساختار فیزیکی خود را به عنوان یک چشم سوم واقعی در بالای جمجمه حفظ نموده است و مستقیم نور را دریافت می نماید. اگرچه در بدن انسان این اندام به عمق تاریک مغز کوچ نموده و قدرت تماشا مستقیم تصاویر را از دست داده است، اما همچنان با ترشح هورمون ملاتونین، ساعت بیولوژیک بدن ما را با رفت وآمد خورشید تنظیم می نماید. سازوکار بینایی مهره داران و احساس خواب آلودگی ما پس از تاریک شدن هوا، دو یادگار مجزا از همان چشم ساده 600 میلیون ساله هستند. جالب اینجاست که پژوهش های مقایسه ای روی مارماهی های دهان گرد و موش ها نشان داده که فرایند سیم کشی این سلول ها، صدها میلیون سال بدون تغییر بنیادی دست به دست گشته است.

داستان بازآفرینی چشم در تاریخ زیست شناسی بیشتر شبیه به شاهکارهای مهندسی معکوس در سینمای علمی تخیلی است تا یک طراحی یکنواخت و خطی. تصور کنید ابزاری را که روزگاری فقط برای تشخیص روشنایی روز در غار استفاده می کردید، باز کنید و با ادغام قطعات داخلی اش یک دوربین مدرن هوشمند بسازید. طبیعت دقیقاً همین کار را با ترکیب دو سیستم سلولی مجزا انجام داد و مداری ساخت که امروزه به ما توانایی تماشا دنیا با بالاترین وضوح ممکن را می دهد. همین ریشه مشترک میان تاریکی شب، هورمون خواب و تماشا رنگ ها، شگفت انگیزترین راز پنهان شده در کلاژ زیستی جمجمه انسان است.

درک این ریشه مشترک نشان می دهد که مرزهای میان سیستم های عصبی و اندام های حسی تا چه حد در طول تاریخ زیست شناختی سیاره ما سیال بوده اند. سوءبرداشت های قدیمی همواره چشم انسان را عضوی بی نقص می دانستند که به یکباره و بدون مراحل واسطه شکل گرفته است، اما مدل های نوین بیولوژی تکاملی ثابت می نمایند که تکامل چشم انسان حاصل سرهم بندی منطقی برپایه تغییر سبک زندگی جانوران بوده است. این تغییرات پیاپی از زیست در بستر گلی تا شنا در اعماق روشن دریا، معماری پیچیده ترین حس ما را پدید آورد.

نگاه به این خاستگاه دیرینه، نگرش ما را نسبت به بدن خودمان و ارتباطش با دنیا پیرامون به کلی تغییر می دهد. چشم های دوگانه ما و غده صنوبر مغزمان، دو روی یک سکه باستانی هستند که 600 میلیون سال پیش در بدنی کرم مانند به دنیا آمدند. هر بار که پلک می زنیم یا با غروب آفتاب احساس خستگی می کنیم، در واقع داریم پیغام های به جا مانده از همان موجود تک چشمی را در اعماق وجودمان مرور می کنیم.

منبع: Current Biology