Ostrowski, Oko kręgowców - kolejna odsłona

Michał Ostrowski, "Oko kręgowców - kolejna odsłona"
tagi: siatkówka oka, komórki Müllera

Konstrukcja siatkówki oka kręgowców była przez darwinistów podawana jako jeden ze sztandarowych przykładów "błędnego projektu" znajdowanego wśród organizmów. Jak to dokładniej opisywałem tutaj siatkówka oka kręgowców – czyli bardzo szerokiego podtypu zwierząt - zbudowana jest w dość zaskakujący sposób. Warstwa komórek światłoczułych skierowana jest mianowicie w przeciwną stronę niż docierające do niej światło. Co więcej, ich połączenia nerwowe nie są umiejscowione z tyłu, za nimi – jak podpowiadałaby intuicja – ale z przodu, tam właśnie, gdzie jest źródło światła.

Struktura ta – właśnie przez swoją zaskakującą budowę - szybko stała się darwinistycznym symbolem "błędnego projektu" w przyrodzie. Który inżynier zaprojektowałby kamerę, gdzie klisza byłaby odwrócona od źródła światła? – pokpiwali darwiniści, wyciągając z tych obserwacji dalekosiężne wnioski: skoro niektóre systemy zaprojektowane sa tak głupio, najwyraźniej ich projektantem są tylko bezosobowe, niekierowane żadną inteligencją procesy, a nie rozumny Stwórca. Richard Dawkins szydził:

Każdy inżynier zakładałby naturalnie, że komórki światłoczułe są skierowane do światła, a ich przewody biegną do tyłu, w stronę mózgu. Wyśmiałby pomysł, że komórki światłoczułe są odwrócone od światła, a ich przewody wyprowadzone są po stronie najbliższej źródła światła. A jednak tak właśnie jest skonstruowana siatkówka oka u każdego kręgowca. W konsekwencji - każda komórka światłoczuła jest podłączona tyłem do przodu, a jej przewód sterczy w stronę światła. Wszystkie przewody biegną po powierzchni siatkówki aż do miejsca, gdzie przechodzą przez dziurkę w siatkówce (tzw. plamka ślepa), żeby połączyć się ze sobą w nerw wzrokowy. Oznacza to, że światło wcale nie ma swobodnego dostępu do komórek światłoczułych i musi przechodzić przez cały las drutów, prawdopodobnie ulegając przy tym pewnemu osłabieniu i załamaniu (w gruncie rzeczy te efekty są, jak się wydaje, słabe, ale chodzi tu przecież o zasadę, która byłaby nie do przyjęcia dla żadnego porządnego inżyniera). [1]

Zdaniem darwinistów dla odmiany siatkówka głowonogów jest skonstruowana zgodnie z arkanami sztuki: z nerwami podczepionymi od tyłu warstwy światłoczułej. Co prawda zgodnie z naszą biologiczną wiedzą takie "poprawnie skonstruowane" oko głowonogów działa mniej efektywnie od "projektowego bubla", czyli oka kręgowców, ale pomińmy na razie ten "szczegół". [2]

Kreacjoniści dla odmiany twierdzili, że owszem, taka struktura siatkówki wydaje się nieintuicyjnym projektem, ale szybki skok do wniosku, że w związku z tym oko, które świetnie służy służy setkom tysięcy zróżnicowanych gatunków, żyjących w bardzo różnych środowiskach jest inżynieryjnym bublem jest co najmniej przedwczesne i że dokładniejsze analizy zarówno struktury oka jak i funkcji widzenia powinny dać uzasadnienie dla tego zaskakującego projektu. Na tym przykładzie mamy więc klasyczny konflikt przewidywań. Zgodnie z przewidywaniami kreacjonizmu kolejne odkrycia powinny ukazać, że zaskakująca konstrukcja siatkówki oka kręgowców ma solidne funkcjonalne i strukturalne uzasadnienie. Darwiniści przeciwnie, przewidywali, że kolejne odkrycia po pierwsze potwierdzą inżynieryjny bubel, jakim miała być siatkówka oka kręgowców i po drugie dostarczą jasnych, empirycznie testowalnych dowodów na możliwe ulepszenia tej struktury. Spójrzmy czyje przewidywania zostały potwierdzone przez rozwój nauki.

W 2007 roku międzynarodowa grupa naukowców zademonstrowała, że wpadające do oka światło fotony są wyłapywane, koncentrowane i transmitowane do komórek światłoczułych przez bardzo wydłużone komórki, zwane komórkami . Jak stwierdzają naukowcy: „Komórki te działają prawie dokładnie tak samo, jak płyta światłowodowa: 'okno zerowej głębokości', które optycy mogą użyć do transmisji obrazu bez stosowania soczewek”. [3]

"Komórki Müllera" – kontynuuje Andreas Reichenbach, członek zespołu badawczego - "zachowują się jak soczewki, bez straty kolekcjonując światło, dokładnie jak płyta światłowodowa". Tyle, że normalnie takie płyty mają wiązkę światłowodów, które kolekcjonują i transmitują światło. Naukowcy odkryli jednak, że projekt oka kręgowców jest bardziej zaawansowany: tworzy on system lejkowatych komórek, przez co znacznie więcej światła może być wyłapane na powierzchni oka, a następnie transmitowane do warstwy światłoczułej. Zamiast wiec "głupiego projektu" taka struktura siatkówki może być fundamentem "dramatycznych" ulepszeń w technologii sensorycznej.

Dla przewidywań darwinizmu był to oczywiście nokaut. Nowsze badania sprawiają zaś, że pastwienie się nad argumentacją darwinistów to już kopanie leżącego.

Niedawno dwóch fizyków z Israel Institute of Technology opublikowało w Physical Review Letters artykuł, w którym przedstawia kolejne badania nad komórkami Müllera. [4] Wnioski? Zacytujmy: Okazuje się, że siatkówka jest "optymalną strukturą zaprojektowaną w celu poprawiania ostrości obrazu".

Wyspecjalizowane komórki Müllera wykonują dwie funkcje: filtrują rozproszone światło i polepszają widzenie kolorów. Rozproszone światło generuje szum przez który obiekty są widziane mniej ostro. Okazuje się, że gdy światło przechodzi przez światłowodowe komórki, poprawia się stosunek użytecznego sygnału do szumu, czyli zakłóceń. Jak stwierdzają badacze:

"Wyspecjalizowane komórki Müllera wykonują dwie funkcje: filtrują rozproszone światło i redukują rozpraszanie kolorów. Rozproszone światło generuje szum przez który obiekty są widziane mniej ostro. Okazuje się, że gdy światło przechodzi przez światłowodowe komórki poprawia się stosunek użytecznego sygnału do szumu, czyli zakłóceń". Omawiane badania ukazały, że komórki Müllera transmitują do czopków i pręcików większą proporcję użytecznego sygnału, podczas gdy szum ma tendencję do zanikania. Sugeruje to, że komórki te działają jak filtry światła, utrzymując czysty obraz. Badacze pokazali także, że fotony, które "wymykają się" ze światłowodowych komórek Müllera, mają małą szansę dostać się do sąsiednich (zakłócając w ten sposób ich właściwą transmisję) ponieważ są one absorbowane i rozpraszane przez gąszcz komórek nerwowych.

Bingo! Okazuje się zatem, że podłączone do siatkówki w dziwaczny sposób komórki nerwowe działają jako wewnętrzny filtr światła wychwytując i rozpraszając szum, który w przeciwnym wypadku zakłócałby ostrość widzenia. Co więcej, wewnętrzne właściwości komórek Müllera wydają się być dopasowane do efektywnego transmitowania tylko zakresu światła widzialnego. Promieniowanie spoza tego zakresu ma tendencję do "wyciekania" ze wspomnianych komórek (by następnie zostać absorbowane przez sąsiadujące komórki nerwowe) przez co jakość widzenia jest dodatkowo ulepszona.

Drugi mechanizm odnosi się do widzenia barwnego, które narażone jest na aberrację chromatyczną. Podobnie jak pryzmat załamuje światło, soczewki w naszych oczach powodują, że niektóre zakresy fali światła ogniskują się poza siatkówką. Optyczna struktura światłowodowych komórek Müllera pozwala zredukować to niekorzystne zjawisko. Podłużna aberracja chromatyczna powoduje, że światło niebieskie ogniskuje się przed czerwonym, a zatem kolory te nie mogą zostać ogniskowane równocześnie na czopkach. Komórki Müllera zmieniają tę konfigurację: ogniskowanie światła niebieskiego i czerwonego - pomimo aberracji chromatycznych i monochromatycznych - mieści się w zakresie wychwytywania światła przez światłowodowe komórki, które transmitują te długości fali dalej do tego samego czopka.

Jak podsumowują badacze: "Zastosowane w naszych badaniach metody badania propagacji fali pozwoliły nam ukazać, że przewodzenie światła w obrębie siatkówki jest efektywną i biologicznie wygodną drogą do poprawienia rozdzielczości oka i zredukowania aberracji chromatycznej. Odkryliśmy także, że warstwy neuronalne w siatkówce - aż dotąd uważane za źródło zniekształceń - w istocie poprawiają rozdzielanie sąsiadujących ze sobą fotoreceptorów, w efekcie czego polepszając ostrość widzenia. Choć badania te zostały wykonane na podstawie danych z siatkówki oka u ludzi większość ich konsekwencji odnosi się także do oczu z inna strukturą siatkówki i optyką widzenia. Odnoszą się one również do częściej występujących oczu pozbawionych dołka środkowego".

Co na to darwiniści, dla których oko było inżynieryjnym bublem? Twierdzenie to zostało spektakularnie sfalsyfikowane, ale ewolucjonizm może się poszczycić długą listą fałszywych przewidywań, także dla darwinistów to ani nic nowego, ani nic niezwykłego. Biolog i teistyczny ewolucjonista Kenneth Miller z Brown University nazywa komórki Müllera ulepszeniem: "wysoce funkcjonalną adaptacją wynikłą z potrzeby oryginalnej architektury siatkówki, ale tylko ulepszeniem. Struktura oka, a w szczególności ślepa plamka nosi niewątpliwe odciski darwinowskiej ewolucji". [5] Oczywiście, wszystkie te zapewnienia są zupełnie gołosłowne. Gdzie wyniki eksperymentów pokazujących, że oko może być przeprojektowane tak, aby zachować lub ulepszyć obecne właściwości przy podłączeniu nerwów od tyłu warstwy światłoczułej i przy likwidacji ślepej plamki? Zero. Jedynie co w tym przypadku mają darwiniści to "wydaje mi się" bez jakiegokolwiek wsparcia empirii.

Podsumowując: przewidywania darwinizmu odnośnie struktury siatkówki oka kręgowców okazały się spektakularną klapą. Przewidywania kreacjonizmu zostały dla odmiany elegancko potwierdzone.

Michał Ostrowski

Przypisy:

[1] Dawkins, R. (1994) Ślepy zegarmistrz czyli, jak ewolucja dowodzi, że świat nie został zaplanowany, Biblioteka Myśli Współczesnej, PIW, Warszawa, s. 155.

[2] Oko głowonogów jest w istocie "okiem złożonym z pojedynczą soczewką", a jego struktura "jest znacznie prostsza niż oka kręgowców" (Budelmann, B.U., "Cephalopod sense organs, nerves and brain". [w:] Pörtner, H.O., O’Dor, R.J. and Macmillan, D.L., (eds.), (1994) Physiology of cephalopod molluscs: lifestyle and performance adaptations, Gordon and Breach, Bazylea, s. 15). Oczy głowonogów "osiągają zaledwie część efektywności oka kręgowców" ("Mollusks", Encyclopædia Britannica (1992) vol. 24, 15th ed., s. 321).

[3] Kristian, F., Grosche, J., Skatchkov, S.N., Schinkinger, S., Foja, C., Schild, D., Uckermann, O., Travis, K., Reichenbach, A., and Guck, J. (2007) "Müller cells are living optical fibers in the vertebrate retina", PNAS, vol. 104, no. 20, 15 May 2007, s. 8287-8292.

[4] Labin, A.M. and Ribak, E.N. "Retinal Glial Cells Enhance Human Vision Acuity", Physical Review Letters, 16 April 2010, vol. 104.

[5] "The eye was evolution's great invention", New Scientist, 6 May 2010.

Nie ma plików w tym folderze