Глаза и мозг

 
+
+4
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★

Элементы - новости науки: Обоняние и цветное зрение в эволюции млекопитающих развивались в противофазе

Млекопитающие лишились цветного зрения в самом начале своей эволюции, потеряв два из четырех генов светочувствительных белков — опсинов. Позже цветное зрение вновь появилось у обезьян благодаря дупликации одного из двух оставшихся опсинов. Как выяснилось, параллельно с утратой генов цветного зрения у древних млекопитающих резко возросло количество генов обонятельных рецепторов. // elementy.ru
 
Еще до выхода на сушу позвоночные выработали весьма совершенную систему цветного зрения, основанную на четырех опсинах (тетрахроматическое зрение). Эта система сохранилась у многих наземных позвоночных, включая птиц, которые великолепно различают цвета. Возможно, если бы такое зрение имелось и у людей, нам казалась бы убогой трихроматическая система отображения цвета, используемая в наших телевизорах и компьютерных мониторах. У человека, как и у всех обезьян Старого Света, зрение трихроматическое. У большинства других млекопитающих из четырех опсинов, имевшихся у древних позвоночных, сохранилось только два (дихроматическое зрение). Предки обезьян тоже имели дихроматическое зрение (а значит, не могли отличить красный цвет от зеленого).
 
 3.0.153.0.15
+
+3
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★

Элементы - новости науки: Мышиный мозг готов увидеть мир по-человечески

Мыши обладают только двумя зрительными пигментами, и спектр различаемых ими цветов уже, чем у человека. Эксперименты с трансгенными мышами со встроенным геном человеческого светочувствительного пигмента показывают, что мышиный мозг, вооруженный человеческой (трихроматической) фоторецепторной системой, способен воспринять мир по-человечески. // elementy.ru
 
Глаз животного, как известно, выстилается сетчаткой — светочувствительным пигментным слоем. В этом слое работают светочувствительные клетки — палочки и колбочки. Палочки цвета не воспринимают. А отвечают за наш художественный вкус колбочки. Фотопигмент палочек только один — родопсин, фотопигменты колбочек — порфиропсины. У многих позвоночных животных имеется два светочувствительных пигмента, это так называемые дихроматы (см. дихромазия), а у приматов — три: синий, зеленый и красный, это трихроматы (но пусть читатели не обольщаются по поводу своей цветовой гениальности — раки-богомолы имеют 12 типов цветовоспринимающих клеток!).
 
 3.0.153.0.15
+
+1
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★

Элементы - новости науки: Одноклеточные водоросли построили сложный глаз из хлоропластов и митохондрий

Сделать камерный глаз, обладающий роговицей, радужной оболочкой, линзой и сетчаткой, можно и из компонентов единственной клетки. Для этого представители динофлагеллят семейства Warnowiidae используют сложным образом объединенные органеллы — митохондрии, эндоплазматическую сеть и бывшие хлоропласты, потерявшие способность фотосинтезировать. // elementy.ru
 
Сделать камерный глаз, обладающий роговицей, радужной оболочкой, линзой и сетчаткой, можно и из компонентов единственной клетки. Для этого представители динофлагеллят семейства Warnowiidae используют сложным образом объединенные органеллы — митохондрии, эндоплазматическую сеть и бывшие хлоропласты, потерявшие способность фотосинтезировать.

Глаз — это классический пример сложного органа, состоящего из разных тканей, который приносит организму пользу как целое. Еще Дарвину задавали вопросы о том, как сложный глаз животных мог постепенно сформироваться в ходе эволюции. На что Дарвин отвечал, что сложные органы вполне могут образовываться постепенно, потому что даже несовершенные глаза могли давать организму небольшие преимущества. Например, светочувствительные клетки, не снабженные дополнительными приспособлениями, могут помочь только в общих чертах определить направление света. Но и это уже лучше, чем полная слепота.

Интересно, что такой классический образец сложного органа, как камерный глаз, может развиться даже у одноклеточного организма. Такими глазами со всеми необходимыми компонентами — роговицей, радужной оболочкой, линзой и сетчаткой — обладают представители планктона — динофлагелляты семейства Warnowiidae.

Одноклеточные существа со сложными глазами в цитоплазме клеток были описаны еще в начале двадцатых годов прошлого века (см. Charles Atwood Kofoid & Olive Swezy, 1921. The free-living unarmored dinoflagellata). Тогда исследователям и в голову не могло прийти, что такие сложные глаза принадлежат самому микробу. Поэтому было решено, что глаза в цитоплазме — это недопереваренные остатки медуз, которыми планктон питается. Такая гипотеза долго сохранялась, потому что представители динофлагеллят семейства Warnowiidae очень редки. Кроме того, до сих пор не подобраны условия для культивации этих микроорганизмов в лаборатории, из-за чего их и в наши дни сложно исследовать.
 


Сравнение микробных глаз. a — динофлагеллята семейства Warnowiidae, b — хламидомонада, c — спора гриба Blastocladiella.
В той же работе в «сетчатке» этих динофлагеллят обнаружили экспрессию гена родопсина, напоминающего бактериальный. Белки этой группы позволяют чувствовать направление света и другим микроорганизмам, у которых есть простые глазки, — например, хламидомонаде, а также грибу Blastocladiella, плавающие споры которого тоже снабжены фоточувствительными сенсорами. Но бывают и другие механизмы восприятия света: например, эвглены используют светочувствительный белок аденилатциклазу, активируемую под действием света.

У всех микроорганизмов, обладающих глазами, эти органы устроены по-разному. У хламидомонады, как и у динофлагеллят семейства Warnowiidae, на свет реагирует часть хлоропласта (только хлоропласт у них рабочий). Светочувствительное пятнышко на краю хлоропласта хламидомонады содержит родопсин, который частично экранируют гранулы с пигментами каротиноидами (рис. 1). Экранировать светочувствительные сенсоры хотя бы с одной стороны необходимо, чтобы организм мог определять направление света. У других «зрячих» микроорганизмов — эвглен — глазок никак не связан с хлоропластами. У эвглен фоточувствительные белки встроены в специальные плотные стопки мембран у основания жгутика. Направленность света обеспечивают гранулы с пигментом гематохромом. В спорах гриба Blastocladiella устройство фотосенсора похожее — родопсины располагаются в мембранных органеллах по соседству со жгутиком, а неподалеку от них находятся липидные везикулы, вероятно, тоже обеспечивающие направленность света, падающего на фоточувствительные органеллы.
 


Мда, глазастая хламидомонада - это круто... смотрит на тебя, панимашь, такими невинными глазками, ззараза...
 3.6.33.6.3

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★

Элементы - новости науки: Форма зрачка зависит от образа жизни

У наземных хищников, нападающих из засады, чаще всего встречается вертикальная щель зрачка, а у травоядных животных щель зрачка чаще ориентирована горизонтально. Эта закономерность объясняется различными целями животных двух групп. Вертикальный зрачок позволяет хищникам резче видеть вертикально ориентированные объекты — как раз такие, как их жертвы, а травоядным животным, наоборот, нужно обозревать широкие горизонты, чтобы вовремя заметить хищника. // elementy.ru
 
 28.028.0

U235

старожил
★★★☆
Fakir> Элементы - новости науки: Форма зрачка зависит от образа жизни

Ерунда какая то. Только у подотряда кошкообразных зрачок щелевидный. Причем у мангуст, например, щель вообще горизонтальная, а не вертикальная. У псообразных же(псовые, медведи, куньи, тюлени, моржи) зрачок круглый
Демократия – в аду, на небе Царство  40.040.0

ahs

координатор
★★★
Fakir> Элементы - новости науки: Форма зрачка зависит от образа жизни

У кучи кошачьих круглые зрачки
Как показали исследования, те кто занимается утренней гимнастикой умирают гораздо реже, потому что их гораздо меньше.  

Balancer

администратор
★★★★☆
ahs> У кучи кошачьих круглые зрачки

По-моему, это как раз формальный критерий отличия мелких кошачьих от крупных. У крупных зрачок круглый :)



...

Тут, скорее, играет роль компромисса между разрешением и светочувствительностью. Не раз слышал, что у кошек вертикальный зрачок — это необходимость высокого разрешения хотя бы по одной оси при сохранении светового потока для грубого разрешений. У других животных форма зрачка может совпадать и из других соображений, на одной конвергенции.
 40.040.0

ahs

координатор
★★★
Balancer> По-моему, это как раз формальный критерий отличия мелких кошачьих от крупных. У крупных зрачок круглый :)

Манул и дальневосточный лесной кот как раз таки мелкие.
Как показали исследования, те кто занимается утренней гимнастикой умирают гораздо реже, потому что их гораздо меньше.  
+
+2
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Ну чисто Аргус :)

Элементы - новости науки: Минеральные глаза моллюсков хитонов способны различать форму объекта

Панцирь моллюсков хитонов Acanthopleura granulata уникален — прямо в его защитную броню встроены сотни крошечных глаз с линзами из минерала арагонита, позволяющих моллюску видеть во всех направлениях. Ученые не только выяснили, как устроены эти глаза, но и восстановили то, что с их помощью видит моллюск. Наличие арагонитовых зрительных линз у хитонов показывает, что моллюски — это уже третий тип животных (после трилобитов и офиур), обошедших обязательность органических хрусталиков. // elementy.ru
 
Панцирь моллюсков хитонов Acanthopleura granulata уникален — прямо в его защитную броню встроены сотни крошечных глаз с линзами из минерала арагонита, позволяющих моллюску видеть во всех направлениях. Ученые не только выяснили, как устроены эти глаза, но и восстановили то, что с их помощью видит моллюск. Наличие арагонитовых зрительных линз у хитонов показывает, что моллюски — это уже третий тип животных (после трилобитов и офиур), обошедших обязательность органических хрусталиков.
 

Устройство глаза и линзы моллюска по данным рентгеновского сканирования. Cornea — роговица, Lens — линза, ICCM — обогащенное кальцием плотное вещество. Изображения из обсуждаемой статьи в ScienceСверху вниз: профиль рыбы, вид на него сквозь линзу моллюска, а также смоделированное изображение (в качестве величины пикселя принято расстояние между светочувствительными клетками в сетчатке глазка); шестиугольник соответствует одному фоторецептору. Из обсуждаемой статьи в ScienceГлаза трилобитов с кальцитовыми линзами разного размера и формы. Фото с сайта A Guide to the Orders of Trilobites
Глазки у современных офиур (a–c), ископаемых меловых офиур Stegophiura (d–f) и меловых морских звезд неизвестной видовой принадлежности (g–i). Все они имеют единообразное строение и похожую форму. Фото из статьи P. Gorzelak et al., 2014. Microlens arrays in the complex visual system of Cretaceous echinoderms
 28.028.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★

Элементы - новости науки: Для чего медузам сложные глаза?

Кубомедузы отличаются активным охотничьим поведением и хорошо развитыми камерными глазами, сходными по строению с глазами позвоночных. Однако выяснилось, что фокусное расстояние превышает расстояние до сетчатки, поэтому глаз не может видеть мелких деталей. Тем не менее, похоже, кубомедузы успешно используют такое зрение для решения конкретных задач. // elementy.ru
 
...Однако дальнейшие исследования свойств глаза Tripedalia дали неожиданные результаты. Когда в том же Лундском университете построили геометрическую модель глаза, чтобы понять, как изображение фокусируется на сетчатке, оказалось, что, с учетом известного уже коэффициента преломления хрусталика, изображение фокусируется не на сетчатке, а за ней. Таким образом, идеальные преломляющие свойства хрусталиков не используются из-за «неправильной» геометрии глаза.

Исследователи Лундского университета попытались интерпретировать эти результаты по-иному: глаз медузы работает как пространственный низкочастотный фильтр, то есть у глаз намеренно сбита фокусировка, чтобы не видеть мелких деталей. Такой глаз хорошо различает большие и неподвижные объекты, и не видит планктон и разную мелкую взвесь в воде. Если мы вспомним, что кубомедузы в основном обитают на мелководье в мангровых зарослях, то можно предположить, что такое зрение вполне может обеспечивать быстрое плавание и лавирование меж подводных корней и стеблей.

Есть и другая гипотеза, как может использоваться пространственный низкочастотный фильтр. Tripedalia охотится в основном на рачков-копепод. В солнечные дни копеподы образуют плотные скопления в вертикальных столбах света, которые формируются между корней мангровых зарослей. Медуза прекрасно видит световой луч и начинает быстро плавать взад и вперед, много раз пересекая этот луч света. Благодаря этой простой и эффективной стратегии охоты множество копепод захватываются щупальцами медузы. Для этого не требуется хорошо видеть мелкие объекты, но необходимо различать крупные.
 
 28.028.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★

Насекомые и бионика: загадки зрительного аппарата

Антон Сергеев, Артем Благодатский«Природа» №1, 2015 Антон Владимирович Сергеев — аспирант, младший научный сотрудник Института математических проблем биологии РАН. Область научных интересов — математическое моделирование, микроскопия и обработка изображений, ДНК-нанотехнологии. Лауреат конкурса «Био/мол/текст» 2013 г.* Артем Сергеевич Благодатский — кандидат биологических наук, сотрудник Института белка РАН. Занимается молекулярной и клеточной биологией, иммунологией, энтомологией. С момента возникновения жизни на Земле эволюция была главной движущей силой совершенствования живых организмов. // Дальше — elementy.ru
 
 46.046.0

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru