LA EVOLUCIÓN DEL OJO.

La evolución de la visión en los animales es un tema todavía envuelto en misterio, con descubrimientos recientes que no hacen más que multiplicar el enigma y abrir nuevas preguntas. No me refiero al confrontado debate entre el ‘designio inteligente’ y el ‘evolucionismo’ aunque el origen del ojo es un tema frecuente en este debate, ¡sin embargo la evolución es una evidencia! Como todo lo viviente, el ojo de los animales ha debido formarse de forma natural y a través de varias etapas. Sabemos que existen células y órganos receptores de luz, de distintos niveles de complejidad, e incluso las bacterias mismas son capaces de detectar y reaccionar a la luz: ellas probablemente ‘inventaron’ algunos de los pigmentos de los que ahora nosotros nos valemos para captar la luz. Pero todo lo que podemos establecer son suposiciones: no tenemos ninguna evidencia fósil de estados de transición de uno a otro ojo. Los ojos no fosilizan, casi nunca, excepto en algunos yacimientos privilegiados conocidos como ‘lagerstatten’.

Existen muchos tipos de ojos de hecho se cree que el fenómeno de la visión ha sido ‘inventado’ decenas de veces en diferentes seres vivos, pero hay dos tipos de ojo que son muy abundantes: el ojo compuesto (que tienen muchos insectos y crustáceos, por ejemplo, los animales más numerosos en tierra y en el océano) y el ojo en cámara, que para muestra el ojo humano.

– El ojo compuesto consiste en una especie de cúpula o copa hacia afuera, que permite ver en un amplio campo de direcciones, en la que se dispone una cantidad variable de unidades visuales llamadas ‘ommatidios’ los cuales tienen forma de finísimos cilindros, y que en su interior tienen cada uno una o dos lentes (córnea y cono cristalino) que enfocan la luz a través del ommatidio, y unas células fotorreceptoras llamadas ‘rabdómeros’. Estas son las células que responden a la luz, son células muy especializadas: contienen miles de microvellosidades que contienen el pigmento ‘rodopsina’ el cual es capaz de responder a la luz mediante un cambio molecular, desencadenar una ‘cascada de reacciones enzimáticas’ y finalmente provocar un impulso nervioso. Cada microvellosidad funciona independiente de las otras, como si fuera un ojo aparte. La precisión  increíble de este sistema ocular la puedes comprobar en la dificultad de atrapar una mosca: aunque habría mucho que hablar y profundizar acerca de cómo funcionan este tipo de ojos y en otros muchos artrópodos (incluidos los antiguos Trilobites).

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982212007920

– El ojo en cámara: este tipo de ojo al que corresponde el nuestro, el de la mayoría de los vertebrados, y también el de algunos invertebrados destacando en especial los moluscos cefalópodos (pulpos, calamares…) que han desarrollado un ojo como el nuestro. Podríamos incluir también otro tipo de ojos más ‘simples’ que se dan en todo tipo de invertebrados, que se basan en cámaras y retinas, que llegan a tener incluso algunas medusas. Dispone sus células fotorreceptoras en una cavidad cóncava, al revés que el caso anterior. Los más avanzados disponen de una lente llamada ‘cristalino’ que enfoca la luz, músculos que controlan la entrada de luz según la intensidad (reflejo pupilar) y visión en color.

La mayoría de las hipótesis sobre la evolución de estos sistemas tan precisos y bien adaptados a la función que cumplen, se basan en hechos indirectos, pero lo que éstas indican con total claridad es como para pensar. Voy a contaros lo que he podido leer en un artículo científico, el cual me ha dejado sencillamente sin saber qué decir. Empecemos por donde lo dejamos: el ojo en cámara.

Si miramos a los linajes de animales con los que estamos emparentados, podremos ver un ojo fundamentalmente idéntico en todos los vertebrados con mandíbulas. Esto incluye a todos los mamíferos, aves, reptiles, anfibios y a casi todos los peces (excepto los agnatos: mixines y lampreas). Es verdad que hay numerosas adaptaciones en el ojo de un camaleón, una serpiente, un gato, de un pez de agua dulce, o de los propios seres humanos, que los hacen variar, pero todos comparten algunas cosas: por ejemplo, una retina que consta de tres capas, una lente con capacidad de enfoque, músculos ciliares, etc… Todo ello los hace sin duda alguna derivar de un antepasado común, ¡podemos afirmar que el antepasado de todos los vertebrados mandibulados tenía ya un ojo como el nuestro, un ojo que tenía ya todas las características mencionadas, y por tanto, casi igual, o igual! ¿A dónde nos remonta esto? A 420 millones de años (MA). Ya hace todo ese tiempo, nuestros ojos ya existían tal como son hoy. Pero entonces deberíamos mirar en las lampreas. Son descendientes de un antiguo linaje de peces, los agnatos (peces sin mandíbulas). El ojo de la lamprea también tiene una retina en 3 capas, presenta fotorreceptores de tipo ‘cono’ como los nuestros, aunque no ‘bastones’ y también tiene un iris, pupila y cristalino. Los genes implicados son los mismos. ¡Esto nos indica que hace 500 MA, un ojo como el nuestro ya existía!

¿Recuerdan una entrada en la que hablábamos del repentino origen de los animales? Esto sucedió hace 542 MA aproximadamente. Fue la Explosión del Cámbrico, aquí podéis leer la entrada: UN GRAN MISTERIO: LA EXPLOSIÓN CÁMBRICA Como veis, el origen evolutivo de un ojo tan complejo como el nuestro tuvo que suceder como mucho, en un período de unos 50 MA.

Pero siguiendo, estos científicos acudieron a observar el ojo del mixino. Un pez que bien puede considerarse como un fósil viviente, por no haber cambiado en una larga ‘temporada’. Este pez tiene unos ojos muy deteriorados, y esta es la palabra adecuada. Es una criatura que vive en el fondo del océano en busca de cadáveres de los que alimentarse. Su sentido principal es el olfato, y no la visión. Según el investigador, Trevor Lamb, el antepasado de mixines y lampreas tenía un ojo tipo como el de la lamprea, o sea, como el nuestro en esencia, pero el mixino lo perdió a lo largo de cientos de millones de años. Remarca que es curioso que lo conserve, ya que se ha observado la pérdida total del órgano del ojo en peces cavernícolas en tan solo 10.000 años. Se pregunta pues, ¿de qué le sirve un ojo rudimentario al mixino? Resumo la idea del autor: ese ojo no se ocupa de la visión, sino de transmitir información a un lugar llamado ‘glándula pineal’. Esta glándula, llamada a veces el ‘tercer ojo’ en nosotros se ocupa de regular los ritmos circadianos (por ejemplo, los ciclos de sueño y vigilia). Una retina podría enviar información de la luz exterior no para la visión sino para controlar la actividad día-noche. Esto es posible, ya que exactamente eso se ha observado en animales también ancestrales como las tuátaras.

El autor plantea que es posible que el ojo en cámara derive de un órgano circadiano. En el desarrollo embrionario los ojos se forman a partir de emanaciones directas del cerebro que luego darán lugar a la retina (la retina es una prolongación directa del cerebro) y los puntos donde los ojos se van a formar se llaman ‘placodas’.

Más a menos sucede como en la imagen de arriba. Pero no quiero profundizar más en detalles del cerebro y la glándula pineal, ya que no acabaría: lo dejo para los comentarios!

Quiero contaros lo que expone el artículo, de mano del biólogo Diego García Bellido Capdevila, sobre el ojo compuesto, como el de la primera imagen. Se establece que cuantos más ommatidios, más lentes y por tanto, más nitidez en la imagen. Por ejemplo, el cangrejo cacerola Limulus tendría unas 1.000 lentes, lo que haría una silueta clara pero una imagen borrosa. Atentos a lo que expone este investigador acerca de un ojo fosilizado en Emu Bay (Australia, un ‘lagerstatten’) de una antigüedad de 515 MA :

«Los ojos compuestos recién descubiertos son mucho más complejos que ningún otro órgano visual conocido del Cámbrico, y mucho más elaborados que los de los Trilobites con los que convivían. Esa mayor complejidad tiene tres vertientes. En primer lugar, mientras los ojos de los trilobites de esa edad constaban de menos de 100 lentes, equivalentes a los píxeles de una foto, el fósil australiano contaba con más de 3.000, lo que le confería una mayor agudeza visual. (Cabe apuntar que los trilobites aún tardarían otros 40 millones de años en alcanzar un número similar de lentes). En segundo lugar, las lentes exhibían un diámetro mucho mayor (150 micrómetros) frente a las pequeñas lentes descritas en estos trilobites (entre 20 y 30 micrómetros). Por último, y quizá sea ese su aspecto más destacable, los ojos fósiles recién descubiertos presentaban un gradiente en el tamaño de sus lentes, con una zona central de lentes más grandes, o «fóvea» (de mayor sensibilidad lumínica) y una disminución gradual del tamaño hacia la periferia. La fóvea se ha identificado también en algunos artrópodos actuales, especialmente en aquellos que, por sus hábitos, necesitan una buena visión (moscas cazadoras, libélulas, etc). Desconocemos sin embargo, si los ojos fósiles se hallaban dotados para distinguir colores, ya que sólo se ha preservado la córnea (capa externa del ojo) y no las zonas más internas de los ommatidios, donde se albergaban las células sensoriales y los diversos pigmentos que permitirían la visión de colores.

El patrón hexagonal de la superficie del fósil indica que se trataba de un ojo compuesto de artrópodo, en el que destaca la perfecta conservación del detalle tridimensional original. El gran tamaño de los ojos nos permite deducir que no pertenecieron a la mayoría de los artrópodos típicos de la localidad. El gran depredador del Cámbrico Anomalocaris y los trilobites más grandes (Redlichia) presentaban ojos de tamaño y forma muy distintos, así que también fueron descartados. Ignoramos por tanto, cuál era el artrópodo que los poseía. (…)

Se demuestra entonces que la visión alcanzó una complejidad extrema (similar a la actual) casi desde el origen de la vida animal, en el Cámbrico. (…) La rápida evolución de los ojos ‘modernos’ confirma la importancia de la visión en los primeros animales, así como la rapidez de la selección natural en fijar adaptaciones muy eficientes. Tanto es así, que algunos autores sugieren que la visión fue uno de los motores que impulsaron la radiación animal del Cámbrico.

Para terminar os dejo con otro descubrimiento que aumenta el enigma:

The highly complex eyes of vertebrates, insects and molluscs have long been considered to be of independent evolutionary origin. Recently, however, Pax-6, a highly conserved transcription factor, has been identified as a key regulator of eye development in both mammals and flies. Homologues of Pax-6 have also been identified in species from other phyla, including molluscs. The wide variety of eyes in the animal kingdom may, therefore, have evolved from a single ancestral photosensitive organ.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0959437X95800298