История зрения: путь от светочувствительности до глаза - Вадим Бондарь

Я врач – детский офтальмолог, работаю с заболеваниями глаз преимущественно у детей. Обычно, когда врачей просят написать книгу, она получается для пациентов. Я же хочу написать книгу о зрении не только для них. Потому что считаю, что зрение – это очень интересно, и этой книгой я хочу зажечь или поддержать интерес читателя к вопросам, связанным со зрением, его развитием и всем, что с ним связано. Эта книга, возможно, будет интересна студентам – медикам, биологам, врачам; тем, кто думает, стать ли врачом, биологом или исследователем. Возможно, она будет интересна тем, кто мечтает решать глобальные проблемы медицины. Я хочу рассказать о вопросах, стоящих сегодня перед детской офтальмологией, об истории зрения.

Мы будем говорить об интересных фактах, связанных со зрением и заболеваниями глаз, и увидим, что многие из них уходят корнями в прошлое, когда наши глаза развивались в телах других животных, наших дальних предков. Обсудим, почему в процессе эволюции зрение не всегда усложнялось и совершенствовалось, а иногда процесс этот шел в противоположном направлении. Рассмотрим многообразие вариантов устройства зрения у других живых существ. Мы коснемся только малой части истории зрения – той, что расскажет о развитии человеческого глаза, однако этого будет достаточно, чтобы понять, насколько многогранна природа и как устроены глаза человека. И это всего лишь один из вариантов того, как это могло бы быть, один из огромного числа.

По мере повествования мы будем постоянно отвлекаться и окунаться в такие дебри, которые, наверное, никогда не пригодятся практически, ради чистого интереса к истории вопроса – истории зрения.

Химические реакции вели к усложнению органических соединений. С химической точки зрения началом жизни можно считать появление молекул, способных копировать себя, потому что самовоспроизведение – это основное свойство жизни, с этого начинается естественный отбор.

Сложные молекулы первыми научились воспроизводить себя – из материалов, которые находились в окружающем их первичном бульоне. Вероятно, первыми репликантами были не ДНК или РНК, а более простые молекулы. С появлением ДНК на Земле стала развиваться жизнь. Известный популяризатор науки Ричард Докинз в книге «Эгоистичный ген» (прочитайте ее, если еще этого не сделали) называет наши тела и любые другие формы жизни лишь машиной для выживания ДНК.

ДНК – это молекула (файл), она несет закодированную информацию, которая записана в ее структуре в виде повторяющихся нуклеотидов. Как и любой файл, ДНК может быть скопирована и размножена. В живых организмах постоянно происходит создание копий ДНК. Такой процесс называется репликацией. С ДНК считывается информация, на основании которой строятся белки организма. Химические процессы, которые идут в открытой среде, не локализуются в одном месте, поэтому существование жизни невозможно без ограничения их в пространстве. Так возникла клеточная мембрана, так возникла клетка и постепенно бессмертный репликант (двойник).

По мнению ученых, до того как появилась первая жизнь, в первобытном бульоне было много органических веществ, которые и служили питанием первым организмам. Клеточная стенка играла еще одну роль – удерживала обменные химические процессы в одном ограниченном объеме. Постепенно бессмертный репликант ДНК доусложнялся до того, что возникли мы с вами и весь живой мир, нас окружающий. История показывает, что это далеко не конец. Процесс развития и усложнения все еще продолжается. Естественный отбор – бездумный и безэмоциональный – не оставил нам никого, кто реплицировался неудачно, не имел возможности или желания это делать. Конечно, у примитивной формы жизни нет сознания и она не ставит перед собой цели выжить. И вообще не ставит никаких целей – она хоть и относительно сложный, но все же просто каскад химических реакций. Естественный отбор, основной двигатель эволюции, привел к тому, что снова и снова повторялись те из этих химических реакций, которые можно назвать успешными и полезными.

Когда между креационистами (см. вставку с. 12) и учеными идет спор о последовательной эволюции, первые приводят в качестве примера глаз – очень сложный орган, который, по их мнению, не мог возникнуть в результате естественного отбора. Именно поэтому мы вступаем с ними в воображаемую дискуссию.

Фактически никакого спора давно нет. Ученые – профессионалы, занимающиеся биологией, – не ставят под сомнение факт эволюции зрения и всего живого мира. Когда я говорю о споре с креационистами, то имею в виду, что есть приверженцы различных религий, приводящие свои аргументы, которые могут произвести впечатление и показаться убедительными для неспециалистов. Что касается науки как среды общения ученых, эволюция – не просто теория, это факт. Обсуждаются лишь детали и уточнения.

Очень многие креационисты понимают эволюцию неправильно – как случайность. Поэтому они ставят неправильные вопросы, выдавая их за основные вопросы эволюции, и сами же на них отвечают. Мне была бы интересна дискуссия с креационистами. Думаю, стоит обсудить этот момент, чтобы уже не возвращаться к нему. В отношении глаза приводится постулат неупрощаемой сложности (irreducible complexity). Американский биохимик Майкл Бихи (Michael Behe)[1] сформулировал концепцию, которая заключается в том, что некоторые структуры не могли возникнуть благодаря процессу эволюции, потому что любые предшествующие стадии развития этого органа не выполняли бы требующиеся от него функции и, следовательно, не могли бы закрепиться, за ненадобностью хозяину. Будучи обузой, они снижали бы его шансы на выживание (но все же справедливо подчеркивается, что естественный отбор не оставляет ничего лишнего, из того что может понадобиться следующим поколениям). Примеров много. У змеи якобы укус не может быть ядовитым потому, что создание сразу сложного яда маловероятно, а яд, безвредный для жертвы, не закрепился бы, потому что это бесполезно. Следовательно, вся система ядовитого укуса змеи не может быть реализована путем отбора. Электрический орган ската бесполезен на всех стадиях, когда сила тока была недостаточной, поэтому каким-то образом развился сразу мощный разряд. Бихи так увлекся этой концепцией, что даже написал книгу, в которой пришел к выводу, что через случайные мутации эволюция невозможна. Глаз человека чаще всего упоминается в связи с концепцией неупрощаемой сложности. Согласно доводам креационистов, предглаз не может быть выгоден своему обладателю, следовательно, его не могло бы быть, а если представить себе, что глаз сразу возник таким сложным, то легче допустить, что его создал Бог: случайность не может быть творцом такой сложности.