Versteende vliegen die 54 miljoen jaar geleden leefden, hebben een verrassende draai gegeven aan het verhaal over hoe de ogen van insecten evolueerden. Deze kraanvliegen, onthuld in Natuur vandaag, laten zien dat insectenogen licht op dezelfde manier vangen als menselijke ogen, met behulp van het pigment melanine - nog een ander voorbeeld van evolutie die vergelijkbare oplossingen voor vergelijkbare problemen vindt.

Evolutiebiologen zijn altijd gefascineerd geweest door ogen. Charles Darwin, anticiperend op de sceptici, wijdde een lange uitleg van hoe willekeurige mutatie gevolgd door natuurlijke selectie gemakkelijk zulke 'organen van extreme perfectie' zou kunnen vormen. Het is niet verwonderlijk dat deze nuttige aanpassingen zich herhaaldelijk hebben ontwikkeld in het dierenrijk - octopussen en inktvissen, bijvoorbeeld, hebben onafhankelijk ogen gekregen die griezelig veel op de onze lijken.

Het zicht is zo belangrijk dat de meeste dieren tegenwoordig een of andere soort fotoreceptoren hebben. Opmerkelijke uitzonderingen zijn wezens die in totale duisternis leven, zoals in grotten of de diepe oceaan.

Toch is het fossielenbestand van ogen erg slecht. De rotsplaat behoudt over het algemeen harde delen zoals botten en schelpen. Ogen en andere zachte weefsels, zoals zenuwen, aderen en darmen, worden alleen onder uitzonderlijke omstandigheden bewaard.

Uitzonderlijk bewaarde insectenfossielen

Omdat ogen iconen van evolutie zijn, maar zelden gefossiliseerd, de ontdekking van perfect bewaarde ogen van 54 miljoen jaar oude insecten is opmerkelijk. In hun nieuwe studie onderzoekers onder leiding van Johan Lindgren van de Universiteit van Lund in Zweden verzamelden en analyseerden de ogen van 23 kraanvogels - langbenige verwanten van vervelende huisvliegen.

De fossielen werden prachtig bewaard in sedimenten met een hoog gehalte aan fijnkorrelige vulkanische as. Ze werden opgegraven in het nu kille Denemarken, maar toen was het een tropisch paradijs met een overvloed aan insecten.

De gefossiliseerde ogen leken op een belangrijke manier verrassend veel op onze eigen ogen. De achterkant van onze oogbol, de choroidea genoemd, is donker en ondoorzichtig; dit beschermt tegen ultraviolette straling en stopt ook strooilicht dat rondkaatst en het zicht verstoort. In menselijke ogen, deze antireflectielaag bevat een hoog gehalte aan het pigment melanine, hetzelfde molecuul dat betrokken is bij huidpigmentatie (vandaar termen als "melanoom").

insecten, te, donkere antireflecterende lagen in hun ogen hebben, maar lang werd gedacht dat dit geheel uit een ander molecuul bestond, ommochroom. Aangezien insectenogen onafhankelijk van de onze zijn ontstaan ​​en een geheel andere structuur hebben, het lijkt redelijk dat hun moleculaire machinerie ook anders zou zijn.

Ogen zoals die van ons?

Echter, gedetailleerde chemische analyse van de fossiele kraanvogelogen onthulde dat ze mensachtige melanine bevatten. Toen de onderzoekers nog eens naar de ogen van levende kraanvliegen keken, ze waren verrast om de aanwezigheid van melanine (evenals veel ommochroom) te bevestigen. Er waren fossielen nodig om ons te waarschuwen dat de ogen van mensen en insecten beide dezelfde beschermende pigmenten (melanine) gebruiken - nog een ander voorbeeld van convergente evolutie.

Intrigerend, de buitenste lagen van de gefossiliseerde ogen zaten vol calciet, het mineraal dat het grootste deel van kalksteen vormt. Niet alleen dat, maar kristallen in het calciet waren uitgelijnd om licht efficiënt in het oog door te geven. Toch werd deze schijnbare fijne techniek (een gemineraliseerde buitenste ooglaag die geoptimaliseerd is om licht door te laten) vrijwel zeker veroorzaakt door het fossilisatieproces, omdat de ogen van levende kraanvliegen niet gemineraliseerd zijn.

Hoewel het fossielenbestand kan onthullen, het kan ook misleiden, als het niet zorgvuldig wordt geïnterpreteerd. Trilobieten, de krabachtige wezens met harde schaal die tot de meest voorkomende en diverse dierlijke fossielen behoren, worden vaak aangetroffen met gemineraliseerd, lichtdoorlatende buitenste ooglagen. Meestal werd aangenomen dat deze hun levensomstandigheden getrouw weergeven:de predatie in oude oceanen was zo intens dat trilobieten zelfs hun oogbollen bepantserden.

Lindgren en collega's waarschuwen tegen deze interpretatie:misschien verscheen de "beschermende bril" van de trilobiet pas na fossilisatie, net als bij de kraanvogels. Echter, deze interpretatie zal waarschijnlijk worden besproken. Trilobietenogen lijken in het echte leven ongewoon stijf en veerkrachtig te zijn geweest, omdat ze veel vaker in drie dimensies worden bewaard dan de ogen van andere dieren. Ze hebben ook bepaalde optische eigenschappen die logischer zijn wanneer de stijve buitenlaag als echt wordt geaccepteerd.

Een meningsverschil tussen een paar paleontologen lijkt misschien een beetje mysterieus, maar deze debatten kunnen relevant zijn voor de echte wereld. Het meest bekend, het concept van de nucleaire winter werd rechtstreeks geïnspireerd door de discussie over hoe de dinosauriërs uitstierven, toen een meteorietinslag de wereld omhulde in een stofwolk, het diepvriezen van de hele biosfeer.

Toegekend, het debat over de werking van de ogen van insecten en trilobieten zal waarschijnlijk geen invloed hebben op de wereldvrede, maar het kan nog steeds nuttige toepassingen hebben. Bijvoorbeeld, de manier waarop trilobietlenzen (blijkbaar) een constante scherpte bieden terwijl ze volledig stijf zijn, heeft bio-ingenieurs geïnspireerd om hoogwaardige optische apparaten te maken met toepassingen die zich uitstrekken van microscopie tot laserfysica.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.