Görmenin evrimi nedir? Gözler nasıl ortaya çıktı? Canlılarda gözlerin nasıl evrimleştiğini anlamak için önce gözün nasıl çalıştığını bilmemiz gerek. Gözlerimiz, beynimizin görüntü oluşturmak için ihtiyaç duyduğu ışığı alan küçük kameralar gibidir. Aynaya baktığınızda görebileceğiniz göz kısımları sklera, kornea, iris ve göz bebeğidir. Gözün içindeyse mercek, retina ve camsı cisim adı verilen jöle benzeri bir doku var. Tüm bu bileşenler kabaca pinpon topu büyüklüğünde bir organdadır.
İlgili: Göz Nasıl Görüyor? Işığın Göz ve Beyin İle Etkileşimi
Gözün Kökeni
İlk gelişmiş göz yaklaşık 541 milyon yıl önce karmaşık çok hücreli yaşamın başladığı Kambriyen Zamanı'nın başlangıcında belirmiştir. Büyük ağaç bitlerine benzeyen ve trilobit adı verilen soyu tükenmiş bir hayvan grubu ilk gerçek gözlü canlı olarak biliniyor. Gözleri, modern böceklere benzer şekilde bileşikti ve 200 kadar olabiliyordu.
Bilim adamları canlılarda gözün ilk halinin tek hücreli organizmalarda 'göz noktası' adı verilen bir formda ortaya çıktığını düşünüyor. Bu göz noktaları ışığa duyarlı fotoreseptör proteinlerinden oluşuyordu. Şekil veya rengi gösteremiyordu ancak dışarının aydınlık mı karanlık mı olduğunu belirlemeyi sağlıyordu. Bu tek hücreli organizmalar besinlerini fotosentez yaparak elde ediyordu, bu yüzden ışığın nereden geldiğini belirlemek onlar için önemliydi.
Tek hücreli canlılar zamanla evrimleştikçe bu göz noktası da onlarla birlikte evrimleşti. Bilim insanları bu ışığa duyarlı noktanın etrafında bir çöküntünün oluşmaya başladığına ve bunun "görmeyi" biraz keskinleştiren bir çukur meydana getirdiğine inanıyor. Bu çukurun açıklığı giderek daraldı ve sonunda tıpkı iğne deliği kamera gibi ışığın içeri girdiği küçük bir delik oluştu. Oradan gözün önünde bir mercek ve ardından bir retina gelişti. Milyonlarca yıl içinde meydana gelen ve hayatta kalmada küçük avantajlar yaratan küçük değişiklikler ışığa duyarlı bu basit yapıyı şimdi sahip olduğumuz karmaşık gözlere dönüştürdü.
Bilim insanları canlılarda gözün nasıl ortaya çıktığına ve evrimleştiğine dair işte bu varsayımı kullanıyor çünkü bugün var olan canlılarda bu adımlara karşılık gelen aşamalarda gözler bulunmuştur.
Gözün Evrimsel Süreci
Bilim insanları ilk ilkel gözün en az 600 milyon yıl önce geliştiğine inanıyor. İlk göz minik euglena gibi tek hücreli organizmaların vücutlarının dışında basit, düz bir "ışık noktası" olarak ortaya çıktı. Bu ışığa duyarlı protein kümesi, canlının suda ilerlemek için kullandığı kuyruk benzeri uzun kamçısıyla bağlantılıydı. Böylece ışık kaynaklarına – dolayısıyla yiyeceğe – tepki vermesine ve ona doğru gitmeye başlamasını sağladı.
Planaria adı verilen bir yassı solucan türü daha iyi çalışan daha karmaşık bir göz geliştirdi. Onun ışık noktası içe doğru kıvrılıyor ve ışığın yönünü daha iyi algılayabilmesini sağlıyordu. Solucan bu organı yalnızca ışığı yansıtan yiyecekleri aramak için kullanmakla kalmadı, aynı zamanda düşük ışıklı alanları bularak yırtıcılardan saklanmak için kullandı.
Birkaç bin yıl içinde bu kase şeklindeki organlar nautilus gibi çeşitli canlılarda belirmeye başladı. Sonunda çözünürlüğü önemli ölçüde artıran ve bozulmayı azaltan "iğne deliği kamera" benzeri bir açıklık oluştu. Bu açıklıktan yalnızca ince bir ışık huzmesi içeri girebiliyordu.
Görmenin anahtarı mercektir. Gözdeki merceğin kökeni, bu iğne deliği açıklığı örterek çevredeki maddelere karşı koruma sağlayan bir şeffaf hücre tabakasına dayanır. Göz açıklığı artık korunaklıdır ve gözün iç yapısı sıvıyla dolmaya başlamıştır. Bu sıvı ışık hassasiyetini ve işlemeyi optimize etmeye yardımcı olmuştur.
Bu gelişmeyi, merceğin arkasındaki kristal yapının evrimi izledi. Gelen ışığı arkadaki retina üzerindeki tek bir noktaya odaklamayı sağladı. Ardından iris adı verilen renkli halka ortaya çıkmaya başladı ve gözün içine giren ışık miktarı ortama göre ayarlanabilir oldu. Sklera olarak bilinen gözdeki dış beyaz alan ise tüm göz yapısını bir arada tutmayı sağladı. Gözyaşı kanalları gelişti ve böylece gözlerimiz sürekli bir şeffaf katmanla korundu. Basit bir yapı sonunda bugünkü insan gözü haline gelmişti.
Göz daha karmaşık ve verimli hale gelmek için evrimleştikçe, beyin de onu tamamlayacak şekilde büyüdü.
Tüm Gözler Tek Bir Kaynaktan Evrimleşti
Bugün evrimci biyologlar, sadece kendi gözlerimizin değil, hayvanların kullandığı onlarca farklı gözün kökenini deşifre ediyor. Sineğin gözleri sütunlardan oluşur. Deniz tarağının ise kabuğundan dışarı bakan hassas bir göz zinciri vardır. Yassı solucanlar ışığa duyarlı basit noktalara sahiptir. Ahtapotlar ve mürekkep balıklarının bizim gibi kamera gözleri vardır.
Tüm canlılardaki bu gözler aynı ortak genlerden geliyor. Bilim insanları, bu ortak genlerin tarihini izleyerek, gözün evrimsel aşamalarını ortaya çıkardı.
Işık gözünüze girdiğinde, opsin olarak bilinen bir moleküle çarpar. Opsinler, fotoreseptör hücrelerinin yüzeyinde bulunur ve fotonları yakaladıklarında, fotoreseptörün beyne elektriksel bir mesaj göndermesine neden olan bir kimyasal reaksiyonu tetikler. Biyologlar uzun zamandır tüm omurgalıların gözlerinde c-opsin olarak bilinen aynı temel opsin türünü taşıdığını biliyor. Tüm c-opsinler, bir köpekbalığının veya sinek kuşunun gözünde olsun, aynı temel moleküler şekle sahiptir. Tüm c-opsinler, her biri retinanın silium adı verilen saç benzeri uzantısından büyüyen bir disk yığınında depolanır. Tüm omurgalılarda c-opsinler, sinyallerini fosfodiesteraz adı verilen bir protein yolu aracılığıyla disk yığınından iletir. Tüm bunlar c-opsinlerin yaşayan tüm omurgalıların ortak atasında mevcut olduğunu gösteriyor.
Hayvanların tarihi boyunca tek bir opsinden çeşitli ışık algılayıcı moleküller evrimleşti.
Gözler ışığa duyarlı kaba noktalardan daha karmaşık sistemlere dönüşürken Dünya da dramatik bir değişim geçirdi. Çevresel değişikliğin yarattığı karmaşık etkileşimler büyük, aktif canlıların evrimleşmesine zemin hazırladı. Bugün Kambriyen patlaması dediğimiz bu dönemde canlı türü sayısında sıçrama yaşandı. Bu süre zarfında bazı gözler daha karmaşık ve özel hale geldi ve farklı şekil ve renkleri algılamaya başladı.
Dünyadaki göz tiplerinin çeşitliliği nedeniyle bilim insanları önceleri gözlerin birçok bağımsız kökene sahip olduğuna inanıyordu. Ancak teknolojideki gelişmeler, gözün moleküler yapısı hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı oldu ve opsin olarak bilinen proteinlerin tüm canlılardaki tüm gözlerin temeli olduğunu göstermiştir. Bu ortaklık, gözleri olan tüm organizmaların bir noktada ortak bir atayı paylaştığını açıklar.
Gözün Evrim Süresi
Gerçek bir göze benzeyen bir yapıya sahip ilk organizmalar yaklaşık 550 milyon yıl önce ortaya çıkmıştır. Bir bilim insanının hesaplamalarına göre, gözler eğer her nesilde yalnızca yüzde 0,005 oranında gelişse, gözlerin ışığa duyarlı hücrelerden oluşan bir parçadan bugün sahip olduğumuz karmaşık yapıya evrimleşmesi 364.000 yıl alacaktır. Dünya'nın jeolojik zamanına göre bu süre sadece göz açıp kapayıncaya dek sürer.
Gözün Bölümleri
Sklera, gözün beyaz kısmıdır. Küçük kan damarlarıyla kaplıdır ve hassas iç bileşenleri koruyan sert bir maddeden oluşur. Kornea, dış göz küresi üzerindeki şeffaf doku kubbesidir. İçerideki her şeyi korurken dışarıyı gösteren bir pencere görevi görür. Işık göze bu yol üzerinden girer. Korneanın altında gözün renkli kısmı olan iris bulunur. Göze ne kadar ışık girdiğini ayarlamak için büzülen ve genişleyen esnek, halka şeklinde bir zardır. İrisin ortasındaki siyah daire göz bebeğidir. Katı gibi görünse de, aslında ışığın iç gözünüze girdiği deliktir.
Göz bebeğinin ötesinde, gözün içinde mercek, retina ve camsı cisim vardır. Mercek, göz bebeğinin hemen arkasında bulunur ve göz bebeğinden geçen ışığı odaklamaya yardımcı olur. Göze giren ışık camsı cisimden geçer ve milyonlarca ışığa duyarlı hücrenin bulunduğu özel bir doku türü olan retinaya ulaşır. Her iki göz küresinin ucunda göz küresinin aldığı tüm bilgileri beyne gönderen bir sinir ağı uzantısı vardır.