NeoFronteras

Sobre los primeros ojos

Área: Biología — viernes, 5 de diciembre de 2008

Unos investigadores revelan cómo podrían haber aparecido los primeros ojos en la evolución de la vida animal y cómo habrían guiado a la vida planctónica hacia la luz.

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Platynereis dumerilii. En la foto se aprecian los dos “ojos” cada uno de ellos compuesto por dos células. Foto: EMBL.

¿Cómo surgieron los primeros ojos? Según los creacionistas la teoría evolutiva no puede explicar que algo tan sofisticado como un ojo pueda aparecer en sucesivos pasos evolutivos. Pero esto no es cierto, los expertos pueden explicar cómo puede surgir y evolucionar un ojo. Estructura que incluso se ha inventado bajo diferentes formas en diversos momentos de la evolución.
Pero, ¿cómo eran los primeros ojos? En los océanos todavía se pueden estudiar diversas criaturas que nos pueden ayudar a alcanzar la meta de comprender este asunto y otros de la evolución.
Ahora científicos del Laboratorio Europeo de Biología y del Instituto Max Planck explican la importante habilitad del zooplancton de nadar hacia la luz. En su estudio, publicado en la revista Nature, revelan cómo una criatura con unos ojos simples constituidos por sólo dos células cada uno, puede sentir la dirección de la luz y guiar su movimiento hacia ella. La clave es el nervio que conecta los ojos directamente con las células responsables de la capacidad de nadar.
Además los investigadores proporcionan nuevas pistas sobre cómo podrían haber sido los primeros ojos en la evolución animal y su función.
Las larvas de los invertebrados marinos (gusanos, esponjas, medusas, etc.) tienen los ojos más simples que hay. Consisten en nada más que dos células: una célula pigmentaria y un fotorreceptor. Estos ojos u ocelos tan mínimos se asemejan a los protoojos que sugería Darwin como los primeros ojos que aparecerían en la evolución animal. No pueden formar imágenes, pero permiten al animal sentir la dirección de la luz. Esta habilitad es crucial a la hora de nadar hacia la luz y la exhiben muchas larvas del zooplancton. Miríadas de animales planctónicos viajan guiados hacia la luz cada día. Sus movimientos dirigen el mayor transporte de biomasa sobre la Tierra.
Durante mucho tiempo nadie sabía cómo estos animales realizaban esta tarea con ojos y sistemas nerviosos tan simples. Se asumía que los primeros ojos del reino animal evolucionaron bajo el mismo propósito. Entender esta función puede revelar los primeros pasos evolutivos en la construcción de los ojos.
Estudiando la larva del gusano Platynereis dumerilii estos científicos encontraron un nervio que conecta el fotorreceptor del ocelo y las células que controlan la natación en la larva. El fotorreceptor detecta la luz y la convierte en una señal eléctrica que viaja por la proyección neuronal hasta conectar con una banda de células dotadas de cilios. Los cilios se mueven desplazando el agua y posibilitando así el desplazamiento de la larva.
Iluminando selectivamente un ocelo se producen cambios en el movimiento de los cilios adyacentes, resultando en cambios en el flujo de agua que, según modelos computacionales, alterarían la dirección de desplazamiento de la larva.
La segunda célula del ocelo, la pigmentaria, conferiría también direccionalidad. Absorbe luz y arroja una sombra sobre el fotorreceptor. La forma de la sombra varía según la posición de la fuente de luz y se comunica con los cilios a través de la señal del fotorreceptor.

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Más tarde evolucionaron los ojos compuestos, como el de este trilobites fósil, tan bellamente conservado. Los trilobites aparecieron en la explosión del Cámbrico y sufrieron sucesivas crisis en distintas extinciones masivas hasta que los últimos descendientes de esta rama de la vida animal desaparecieron para siempre hace 250 millones de años en la extinción Pérmico-Triásico. A veces las lentes de calcita de estos seres fósiles se pueden estudiar individualmente y saber incluso sus propiedades ópticas. No tenemos por menos que maravillarnos ante la idea de que hace cientos de millones de años este trilobites contempló el mundo a través de este ojo. Su forma nos dice que se intentaba maximizar el ángulo de visión, algo propio de las criaturas que suelen ser víctimas de los depredadores. La aparición de la depredación durante la explosión del Cámbrico fue clave en la competitividad entre las especies y en la creación de exoesqueletos o conchas resistentes. Surgieron armas de todo tipo, sistemas nerviosos rápidos que permitieran vertiginosos movimientos y ojos que localizaran presas y vigilaran a los depredadores. El mundo desde entonces no volvió a ser el mismo; el feliz y aburrido jardín de Ediacara fue borrado por siempre y para siempre de la faz de este planeta y un nuevo orden mundial, más competitivo, se alzó sobre la Tierra. Nosotros somos fruto de ese nuevo orden, descendientes directos de nuestro más remoto antepasado de esa época: Pikaia, que nadaba en los mares cámbricos mientras en tierra firme se extendía el más desolador de los desiertos.
Antes de que nuestro trilobites fuera devorado por uno de esos depredadores murió legándonos un fósil que ha viajado en las arenas del tiempo hasta llegar a nosotros. Nos mira desde un pasado remoto, nos habla de un mundo pretérito que ya no existe y de un linaje ya desaparecido. Solo tenemos que escuchar y tratar de mirar a través de sus ojos. Foto: Smithsonian.

Según uno de los autores del estudio a Platynereis se le podría considerar un fósil que todavía vive en el mismo ambiente que sus ancestros de hace millones de años y todavía presenta rasgos ancestrales. Estudiar los ocelos de la larva de esta criatura es probablemente lo más cerca que podemos estar de los ojos que evolucionaron por primera vez.
Después de esto la evolución incrementó el número de receptores a la luz junto con una red neuronal para procesar la información que mandaban. Estos receptores se dispusieron en dos modos. En el primero cada receptor desarrolló un sistema óptico sencillo con su lente dedicada; los ojos compuestos de los artrópodos son un ejemplo de esta solución. En el segundo caso se situaron en el fondo de una cavidad con un agujero hacia el exterior en el otro extremo, de tal modo que el sistema funcionaba como una cámara oscura que la adición posterior de una lente común mejoró. Nuestros ojos proceden de este diseño. En ambos casos a partir de ese punto los ojos ya podían formar imágenes y el Universo pudo contemplarse por primera vez. Tuvo que pasar mucho más tiempo, hasta que se desarrollara un sistema nervioso lo suficientemente complejo, para que además empezara a comprenderse a sí mismo.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original (resumen).
Pruebas fósiles de estadio intermedio en la evolución del ojo.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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24 Comentarios

  1. deadfunk:

    Excelente artículo.
    Nunca me había hecho esta pregunta y esta correctamente respondida a mi entender.
    Seguiré con atención desde este momento esta página.
    Un saludo

  2. deimos1975:

    La maravillosa receta Darwinista en este caso:
    Ponemos sobre una base de principio de aleatoriedad dos sencillos fotosensores, añadimos la selección natural por medio de la adaptación al medio, dejamos todo cocer durante dos mil millones de años y… ¡Clink! ya tenemos la complejísima estructura del ojo animal, que hoy en día con todos los medios disponibles y poniendo todo el determinismo de ingenieros y científicos no hemos conseguido reproducir.
    ¿Durante el tiempo considerable del proceso porque no hay vestigios intermedios?
    La Tierra debería estar plagada de especies que se han quedado en alguna parte del proceso durante esos millones de años, según las ramificaciones Darwin.

  3. NeoFronteras:

    Casos de estadios intermedios sí que hay como el que se describe en el tercer enlace, aunque en otra fase de la evolución.
    En cuanto a la rapidez, los primeros ojos complejos se inventaron en solo 5 millones de años durante la explosión del Cámbrico. No hay casos de fósiles anteriores con ojos.

  4. Atanasio:

    Es que este sitio es excepcional. Nunca aburrido y lleno de conocimiento. Muchas gracias de nuevo.

  5. lluís:

    ¿No hemos conseguido reproducir el ojo animal? No sólo no lo hemos conseguido sino que lo hemos mejorado.Los “microscopios electrónicos”, son capaces de aumentar algunos cientos de miles de veces el tamaño de los objetos y los aceleradores de partículas, nos permiten ver las entrañas de la materia. Si te refieres a un ojo “natural”, tampoco creo que se esté muy lejos de ello…tiempo al tiempo.

  6. Cnidus:

    Deimos: “¿Durante el tiempo considerable del proceso porque no hay vestigios intermedios?”

    Uy, ¿cómo que NO hay? En esta dirección:
    http://www.sindioses.org/cienciaorigenes/bookjehova03.html

    Tienes todos los ejemplos de las etapas intermedias de la evolución del ojo, que son visibles a día de hoy.
    Resumiendo, esas etapas se guían según el ojo de los siguientes géneros animales (y un género de protozoos):

    – Euglena
    – Larva de Platynereiss
    – Lumbricus
    – Stylaria
    – Patella
    – Nautilus
    – Helix
    – Loligo

    Y si te fijas un poco, me parece, que ninguno de esos ojos es fosilizable, así en principio… Puede fosilizar un cráneo y podemos ver las cuencas oculares. Pueden fosilizar unas cuantas células y estas dejaran su marca, ¡pero a ver cómo distinguimos si alguna se dedicaba a la misión de captar la luz!

    En fin… Saludos!

  7. NeoFronteras:

    Estimado Atanasio:
    No sabe el ánimo que dan sus palabras. Sobre todo hoy, que a las 10:15 de la noche y después todo el día he conseguido terminar la actualización de todo el software de esta web. Ha habido un ataque a la seguridad que con esto quedará solventado.
    Lo difícil será crear contenidos para la próxima semana.

  8. tomás:

    A “deimos1975” el sarcástico: El documentado Cnidus me ha pisado una respuesta en su misma línea, aunque no tan buena; le felicito por ello. Pero es más bondadoso que yo y no incluye una réplica a tu postura que resulta molesta.
    Yo sí te voy a responder: Seguramente estás convencido de que fue tu Dios el que se pasó los días 5º y 6º de la creación haciendo …¡Clink! y todo resuelto. Realmente es mucho más sencillo de asimilar. La ciencia es dura y trabajosa: hay que pensar, experimentar, teorizar a sabiendas de que tu teoría, aun en el caso de que hayas acertado, será mejorada. Eso es humildad. Ya sé que entre muchísimos creyentes hay también humildad, bondad, esperanza y otras virtudes, como las hay entre los que no lo somos, pero cuando alguien está informado, como tú parece que lo estás, lo menos que se puede pedir es respeto hacia quien no piensa igual, aunque pueda estar equivocado. Quizá tuya sea la verdad al haber sido creado en la perfección divina. Mi enhorabuena.

  9. lluís:

    Me alegro muchísimo de que se hayan ido solucionando los problemas y Neofronteras vuelva a estar con todos los que nos sentimos orgullosos de su labor.Su ausencia,me habría hecho sentir bastante mal. ¡Qué alivio!, porqué ayer el susto que me llevé fue grande.

  10. MARCELO:

    Habria que preguntarle que merde tiene el autor de esta nota contra los creacionistas. Si hay algo mas facho que un evolucionista trantando de impedir opiniones contrarias a su sentir, que me desmientan. Tengo entendido que el creacionismo no dice que el evolucionismo “no puede explicar” la evolucion del ojo humano porque explicaciones hay cientos. Lo que el autor deberia tener en cuenta es que, una cosa es una explicacion y otra, un hecho concreto. El creacionismo lo que pide es un ejemplo concreto de un animal sin ojos que de pronto, tuvo ojos. Comparar y deducir en base a animales primitivos o actuales, no es determinante a la hora de probar que el ojo haya sido producto de la evolucion.

  11. Javier:

    Marcelo, si el creacionismo pide eso entonces va a durar para siempre. Porque eso no pasa, ninguna teoría sobre la evolución actual plantea algo semejante porque no existe ningún caso. ¿Por qué diablos la idea de cambios relativamente graduales es tan difícil de asimilar?
    Este artículo no va en contra de nadie, uno encontró larvas con ojos muy sencillos, los propone como modelo de como podría haber sido los primeros ojos y este artículo lo avisa y habla de ello. Punto.
    Si Neofronteras hubiera hecho esto con verdadera intención de golpear al creacionismo esto sería un hervidero. Tú eres la prueba de ello. Un artículo comunicativo te pone así imagínate si empezara a criticar al creacionismo a conciencia.
    Ni que esto se hubiera publicado en la página del Vaticano o algo así.

  12. Armando Hernández:

    Solo proponer al tal Marcelo, y copiando a otros que tuvieron ya la idea, una trato: que no se pase por aquí con sus comentarios y nosotros no iremos a misa a decir que Dios no existe.
    Que no me entienda mal, le considero persona non grata en este lugar del ciberespecio no por ser creacionista, ni por insultar de manera poco elegante, ni por no saber escribir, sino por decir cosas sin sentido.
    Propongo también al admistrador del sitio que además elimine a estos trolls, consumen ancho de banda en Internet para nada.

  13. NeoFronteras:

    Señor Marcelo:
    La noticia expuesta no tenía como objetivo meterse contra los creacionistas, era solamente un hilo conductor a través del cual se contaba una historia. Pero a raíz de su comentario está claro que hay mucho trabajo por hacer y que que hay que publicar más noticias sobre evolución, sobre todo ahora a raíz de los 150 años de la publicación de “El origen de las especies” y del 200 aniversario del nacimiento de Darwin. Es de imaginar que para personas como usted el año que viene será una pesadilla.

  14. tomás:

    Sr. Marcelo: Creo que la “nota” puede referirse a mi comentario, el nº 8. Tampoco nombro a los creacionistas, pero puede sobrentenderse. Sea como fuere le devuelvo la pregunta: no me dé una explicación creacionista y olvidemos la evolución que, como digo, está dispuesta a ser corregida; demuéstreme el hecho de la mayor: la existencia de Dios y se habrá acabado toda explicación. Vd. tendrá hasta una perfecta y deífica educación.

  15. Muramasa:

    Lamento no tener tiempo para opinar más ampliamente, pero realmente lo felicito por el artículo, muy bueno, muchas gracias por acercárnoslo.

    Saludos.

  16. RicardM:

    Un poeta (no recuerdo su nombre) dijo “los ojos no son ojos porque ven sino por porque te miran”. Mirar es percibir por el cerebro los estímulos que provienen de los fotorreceptores de la retina. El sentido de la visión es, por tanto, el ajuste preciso entre un sistema de captación de fotones y un mecanismo complejísimo de tratamiento de la información. La evolución ha actuado sobre ambos sistemas en paralelo. Y como frente a los mismos problemas la evolución encuentra parecidas soluciones, nos encontramos con que los cefalópodos (pulpos y calamares) tienen unos ojos muy similares a los de los mamíferos. Dos ojos, lo que confiere visión estereoscópica. Lo que delata su diferente evolución es, básicamente, que tienen una retina invertida respecto a la nuestra. ¿Porqué no tienen multitud de ocelos como los insectos? Pues porque la estructura en “cámara oscura” permite enfocar con precisión, fundamental para la percepción de detalles finos, y cuenta con muchos mas píxeles (células fotosensibles).
    En una cosa nos ganan los insectos: la visión en el ultravioleta. Pero para eso nuestra mente, que también es fruto de la evolución, ha ideado los instrumentos necesarios.

    Saludos.

  17. Jose Piñeiro:

    Nuestra retina esta “al reves”. Los capilares estan delante de los receptores opticos, haciendo sombra. Un diseño inteligente hubiera puesto los capilares por detras.
    De esto solo se pueden deducir dos posibilidades:
    – Ha evolucionado segun la teoria de la evolución. Este sistema no crea soluciones optimas, sino optimos locales. Por eso tiene este fallo de diseño; No fue diseñado.
    – Es consecuencia del “diseño inteligente”. En este caso el diseñador es un verdadero chapuzas.

  18. RicardM:

    Apreciado José Piñeiro,
    Exacto: el Gran Diseñador (llámale dios, llámale fuerza, llámale X) acertó con los ojos de los calamares. ¡Quién lo iba a decir!

    Saludos cordiales.

  19. NeoFronteras:

    Sobre ese aspecto se habla en el último enlace. Se puede decir que, en cierto sentido, los cefalópodos tiene un diseño mejor que el nuestro.
    En cuanto a la evolución, ésta opera siempre sobre lo que ya hay. No parte de cero. Es posible crear unos miembros a partir de unas aletas, como ya pasó en el pasado, pero no una docena de ellos, porque el pez original no tenía tantas aletas.

  20. elroerto:

    Este artículo es infumable desde el princio. Determina quien puede y quien “no puede” explicar las cosas. Da carta de científicos a unos y a otros se la niega. Per se y ante se. Y si la vida evolucionó hasta el infinito, como es que hoy en día existen organismos tan elementales como para portar un ojo binario de …luz…no luz..?

  21. elroerto:

    Interesante la manera como os habéis abalanzado sobre Marcelo. ¡A la hoguera! ¡Somos los dueños de la razón! Los cambios progresivos son difíciles de entender porque nunca hemos visto ni siquiera el ojo anterior al que llevamos ahora. Ni eso. Todo lo demás es teoría y ninguna debería prevalecer, per se, ante otras.

  22. Javier:

    En realidad eso fue una despedida educada xD

    Como sea, haciendo lo que planteas habría que seguir enseñando que:

    1/ La tierra es plana.
    2/ La Luna es completamente lisa.
    3/ Las estrellas son luces en un techo negro.
    4/ Los seres vivos surgen espontáneamente.
    5/ El sol gira alrededor de la tierra.
    6/ El sol es un montón de madera ardiendo.
    7/ Drenar la sangre de alguien es la mejor forma de curarlo.
    8/ La locura se debe a tener una piedra dentro de la cabeza.
    9/ Un largo, pero para nada aburrido, etc.

    Con respecto a tu organismo demasiado simple para una larga historia evolutiva, veamos como funciona el tema de la evolución:
    Una célula sufre un error al reproducirse y ocurre un cambio en el ADN:
    El cambio no debe ser reparado, hay proteínas que se dedican a hacerlo y son bastante eficientes. Aunque no del todo.
    La mutación debe de producir un cambio en la proteína que codifica el gen afectado. Son 4 bases nitrogenadas, 3 seguidas (triplete) codifican para un aminoácido específico. Pero son más de 60 combinaciones posibles de bases y solo hay una veintena de aminoácidos usados por los organismos vivos. Obviamente hay varias combinaciones que codifican para el mismo aminoácido.
    Como dice en los libros de texto: “Cada triplete codifica para un único aminoácido pero un aminoácido es codificado por varios tripletes.”
    La mutación no debe matar a la célula.
    La mutación debe ser transmitida a la siguiente generación.
    Supongamos que la mutación ocurre en una célula reproductiva de un ser pluricelular. En otra clase de célula no serviría, o al menos es altamente improbable.
    Además de no ser corregido por las proteínas correspondientes, la célula no debe suicidarse. Cosa que suelen hacer ante un problema así.
    La mutación debe propagarse al resto de la población, cosa que generalmente ocurre si es una mutación beneficiosa. Aquí entra la vieja y querida selección natural.
    No es muy difícil imaginar porqué hay tantas criaturas que parecen estancadas. Aunque el tema no termina ahí.
    Supongamos que una almeja sufre una mutación monstruosa (que en realidad tendrían que ser millones) que hace que tenga en lugar de sus ojos (tienen unos algo más complejos que esta larva) los de un ser humano. WOW, podría ver el mundo con una calidad millones de veces superior. Pero que pasa:

    1) Sigue siendo un animal prácticamente inmóvil, la mayoría solo puede cerrarse. Casi no hay diferencia entre lo que le permitirían hacer sus nuevos ojos que los viejos. Y los nuevos encima requieren más recursos para hacerse y mantenerse.

    2) Su sistema nervioso seguiría siendo el mismo, no podría interpretar toda la nueva información que estos le estarían aportando.

    Está claro que no sería un cambio muy beneficioso.

    Con respecto a la larva la cosa se pone todavía más interesante. Después de todo, básicamente es un organismo a medio hacer.
    Tener unos ojos más desarrollados (o cualquier cosa más desarrollada) implicaría más tiempo dentro del huevo. Etapa en la que es extremadamente vulnerable. Sin contar con que también necesitaría un sistema nervioso más desarrollado para poder interpretar toda la información que le llegue (más tiempo todavía).
    Un tiempo mayor en el huevo también implica que este tiene que poseer más nutrientes para el desarrollo y supervivencia del embrión. Lo que requiere una mayor inversión de recursos por parte de los progenitores que significa un menor número de crías.
    La larva tiene lo que puede permitirse para sobrevivir.
    No por nada esta el dicho: “La naturaleza es sabia”

  23. RicardM:

    Brillante el comentario de Javier, en contraposición a la intervención de Elroerto que está llena de exabruptos y ningún argumento. Unas puntualizaciones a Elroerto. El artículo no determina quién puede explicar las cosas, ofrece una explicación. Nadie niega “cartas” a los científicos, lo que pasa es que los creacionistas no son científicos porque no aceptan el Método Científico. Son otra cosa. No son los científicos precisamente los que mandan gente a la hoguera. Finalmente, unas teorías prevalecerán siempre sobre otras en base a su verosimilitud. Sugiero a Elroerto que busque en el Google el principio de la “navaja de Occam”.

    Saludos.

  24. Huascar De la Quintana:

    Una nota sencilla y científicamente muy precisa. Uno se da cuenta, que aún con toda la experiencia acumulada, todavía hay tanto para aprender. Gracias

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