• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Andra
    54 miljoner år gamla fossila flugor ger ny insikt om synens utveckling

    Eyes surprise:fossila ögon från en 54 miljoner år gammal tranefluga. Kredit:Lindgren et al./Nature

    Fossiliserade flugor som levde för 54 miljoner år sedan har avslöjat en överraskande vändning i berättelsen om hur insekters ögon utvecklades. Dessa tranflugor, avtäckt i Natur i dag, visa att insektsögon fångar ljus på samma sätt som mänskliga ögon, med hjälp av pigmentet melanin – ännu ett exempel på att evolutionen hittar liknande lösningar på liknande problem.

    Evolutionsbiologer har alltid fascinerats av ögon. Charles Darwin, förutse skeptikerna, ägnade en lång förklaring av hur slumpmässig mutation följt av naturligt urval lätt kunde skapa sådana "organ av extrem perfektion". Det är inte förvånande att dessa användbara anpassningar har utvecklats upprepade gånger över djurriket - bläckfiskar och bläckfiskar, till exempel, har självständigt förvärvat ögon kusligt lika våra.

    Synen är så livsviktig att de flesta djur idag har fotoreceptorer av något slag. Anmärkningsvärda undantag inkluderar varelser som lever i totalt mörker, som i grottor eller djuphavet.

    Ändå är fossilregistret för ögon mycket dåligt. Rockskivan bevarar generellt hårda partier som ben och snäckor. Ögon och andra mjuka vävnader, såsom nerver, vener och tarmar, bevaras endast under exceptionella omständigheter.

    Exceptionellt bevarade insektsfossiler

    Eftersom ögon är ikoner för evolution men sällan fossiliserade, upptäckten av perfekt bevarade ögon från 54 miljoner år gamla insekter är anmärkningsvärd. I deras nya studie, forskare under ledning av Johan Lindgren vid Lunds universitet i Sverige samlade in och analyserade ögon från 23 tranflugor – långbenta släktingar till irriterande husflugor.

    Ett av fossilerna som gav den överraskande upptäckten:en 54 miljoner år gammal tranfluga från Danmark. Kredit:Lindgren et al./Nature

    Fossilerna var utsökt bevarade i sediment som innehöll höga halter av finkornig vulkanaska. De grävdes fram i det som nu är kyliga Danmark, men då var ett tropiskt paradis med rikt insektsliv.

    De fossiliserade ögonen var förvånansvärt lika våra egna ögon på ett viktigt sätt. Baksidan av vår ögonglob, kallas åderhinnan, är mörk och ogenomskinlig; detta skyddar mot ultraviolett strålning och stoppar även ströljus som studsar runt och stör synen. I mänskliga ögon, detta antireflexskikt innehåller höga halter av pigmentet melanin, samma molekyl involverad i hudpigmentering (därav termer som "melanom").

    Insekter, för, har mörka antireflexskikt i ögonen, men detta ansågs länge bestå helt av en annan molekyl, ommochrome. Med tanke på att insektsögon uppstod oberoende av våra egna och har en helt annan struktur, det verkar rimligt att deras molekylära maskineri också skulle vara annorlunda.

    Ögon som våra egna?

    Dock, detaljerad kemisk analys av de fossila traneflugans ögon visade att de innehöll människoliknande melanin. När forskarna fick en ny titt på ögonen på levande tranflugor, de blev förvånade över att bekräfta närvaron av melanin (liksom massor av ommokrom). Det krävdes fossiler för att uppmärksamma oss på att både människors och insekters ögon använder samma avskärmande pigment (melanin) - ännu ett exempel på konvergent evolution.

    Den 400 miljoner år gamla trilobiten Hollardops mesocristata anses allmänt ha haft mineraliserade ögon. Kredit:Daderot / wikimedia commons

    Spännande nog, de yttre lagren av de fossiliserade ögonen var fulla av kalcit, mineralet som utgör det mesta av kalksten. Inte bara det, men kristaller i kalciten var inriktade för att effektivt överföra ljus in i ögat. Ändå orsakades denna uppenbara finteknik (ett mineraliserat yttre ögonlager optimerat för att överföra ljus) nästan säkert av fossiliseringsprocessen, eftersom ögonen på levande tranflugor inte är mineraliserade.

    Även om fossilregistret kan avslöja, det kan också vilseleda, om det inte tolkas noggrant. Trilobiter, de hårdskalade krabbaliknande varelserna som är bland de mest rikliga och mångsidiga djurfossilen, finns ofta med mineraliserad, ljusgenomsläppliga yttre ögonlager. Dessa har vanligtvis antagits troget återspegla deras livsvillkor:predation i forntida hav var så intensiv att trilobiter till och med bepansrade sina ögonglober.

    Lindgren och kollegor varnar för denna tolkning:kanske trilobitens "skyddsglasögon" dök upp först efter fossilisering, precis som i tranflugorna. Dock, denna tolkning kommer sannolikt att diskuteras. Trilobitögon verkar ha varit ovanligt stela och motståndskraftiga i verkligheten, eftersom de bevaras i tre dimensioner mycket oftare än andra djurs ögon. De har också vissa optiska egenskaper som är mer meningsfulla när det styva yttre lagret accepteras som verkligt.

    En oenighet mellan några paleontologer kan verka lite svårbegriplig, men dessa debatter kan ha relevans i verkligheten. Mest känt, begreppet nukleär vinter var direkt inspirerat av diskussionen om hur dinosaurierna dog ut, när ett meteoritnedslag omslöt världen i ett moln av damm, djupfrysa hela biosfären.

    Beviljat, debatten om hur insekts- och trilobitögon fungerade är osannolikt att påverka världsfreden, men det kan fortfarande ha användbara applikationer. Till exempel, hur trilobitlinser (uppenbarligen) ger konstant skärpa samtidigt som de är helt stela har inspirerat bioingenjörer att skapa högpresterande optiska enheter med användningsområden som sträcker sig från mikroskopi till laserfysik.

    Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.




    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com