Skąd się wziął wzrok? Zawdzięczamy go naszym największym wrogom

Wzrok jest najważniejszym zmysłem człowieka, ale jak i kiedy wykształcił się u organizmów złożonych, pozostaje zagadką. Nowe odkrycia utwierdzają nas w przekonaniu, że białko kluczowe w procesie widzenia kręgowce pozyskały od bakterii ok. 500 mln lat temu.
Tajemnica kurzej ślepoty rozwiązana /Fot. Freepik

Tajemnica kurzej ślepoty rozwiązana /Fot. Freepik

Oczy to ewolucyjny cud i najdoskonalsze kamery w świecie przyrody, które zapewniają posiadającym je organizmom precyzyjnie dostrojony system wizualny. Ale para oczu, którą dysponuje człowiek, to tylko połowa sukcesu. Równie ważny jest połączony z nią system nerwowy umożliwiający przetwarzanie obrazów i widzenie w różnych warunkach. Zmysł ten jest także prawdziwym wyzwaniem dla ewolucji, na co zwrócił uwagę już sam Karol Darwin podczas formułowania teorii doboru naturalnego.

Czytaj też: Przywrócili myszom wzrok. Światełko w tunelu dla nieuleczalnie chorych ludzi

Badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD) sugerują, że niektóre elementy systemu wzrokowego kręgowców nie kształtowały się stopniowo, gdy ich geny były przekazywane z pokolenia na pokolenie. Zostały bowiem dosłownie “skradzione” z zupełnie innych gałęzi życia, m.in. od bakterii. Szczegóły opisano w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Wzrok skradziony od bakterii

Naukowcy uważają, że kluczowe cechy widzenia są zapisane w unikalnym białku, zwanym międzyreceptorowym białkiem wiążącym retinoid (interfotoreceptor retinoid binding protein, IRBP). Mutacje w IRBP są przyczyną wielu chorób (m.in. retinopatii barwnikowej), choć jego ewolucyjne pochodzenie pozostaje niejasne.

Uczeni z UCSD przeanalizowali ponad 900 genomów z całego drzewa życia i ujawnili, że integracja IRBP w oczach kręgowców nie była wynikiem tradycyjnego pionowego transferu genów, w którym postęp ewolucyjny jest adaptowany lub “mieszany” przy użyciu dostępnego materiału genetycznego. IRBP został raczej pozyskany, powielony i zintegrowany poprzez poziomy (horyzontalny) transfer genów, czyli od organizmów z różnych gatunków. Okazało się, że IRBP prawdopodobnie zawdzięczamy bakteriom.

Skąd się wziął wzrok? Naukowcy porównali strukturę IRBP kręgowców (kolor niebieski) z przewidywaną strukturą podobnego genu u bakterii (szary) /Fot. UCSD

Prof. Matt Daugherty z UCSD mówi:

To ogromna zmiana, ponieważ jest to zupełnie nowy kawałek materiału genetycznego, który został wprowadzony z bakterii. To badanie pokazuje, że główna innowacja, która odróżnia oczy kręgowców od całej reszty oczu, nie została dokonana przez molekularne modyfikacje, ale raczej przez wielki skok innowacji genetycznej.

Kiedy kręgowce przejęły od bakterii gen, który stał się IRBP, pozwoliło to retinoidom (cząsteczkom wykrywającym światło) w efektywny sposób wyczuwać światło. Naukowcy uważają, że oddzielenie fotorecepcji (wyczuwania światła) od recyklingu retinoidów jest kluczowe dla kręgowców, zapewniając mu unikatowy sposób, w jaki widza.

Uczeni uważają, że nie tylko wzrok zawdzięczamy bakteriom. Prawdopodobnie jest znacznie więcej systemów i funkcji organizmu, które nie wykształciły się stopniowo, na drodze ewolucji, ale geny za nie odpowiedzialne zostały “skradzione” od dużo prostszych organizmów.

Czytaj też: Oczy zdradzą, jaką decyzję podejmiemy, zanim to zrobimy

Prof. Matt Daugherty podsumowuje:

To zmienia sposób, w jaki myślimy o ewolucji i sposób, w jaki myślimy o złożonych strukturach, które wydają się pojawiać znikąd.