Sobre los primeros ojos

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.

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.

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. ^[1]
Artículo original (resumen). ^[2]
Pruebas fósiles de estadio intermedio en la evolución del ojo. ^[3]