Es fácil dar por sentado nuestros ojos. Pero nuestra investigación reciente muestra que emprendieron un viaje evolutivo increíble para alcanzar su forma familiar actual.
Se sabe desde hace tiempo que nuestros ojos (los de los vertebrados) se diferencian fundamentalmente de los de nuestros parientes lejanos (los invertebrados), debido a su composición celular y a cómo se desarrollan antes del nacimiento. Sin embargo, las respuestas a por qué o cómo surgieron estas diferencias por primera vez siguieron siendo difíciles de alcanzar.
Nuestro estudio sugiere que nuestros ojos descendieron de un ancestro parecido a un gusano que vagaba por los océanos hace 600 millones de años. Lo mismo se aplica también a todos los animales bilaterales, es decir, animales cuyos cuerpos se pueden dividir en mitades izquierda y derecha aproximadamente reflejadas en un espejo.
Como parte de nuestro estudio, encuestamos a 36 grupos principales de animales vivos (que cubren casi todos los animales bilaterales) para ver dónde se encuentran sus ojos y células sensibles a la luz y qué hacen.
Surgió un patrón. Descubrimos que los ojos y las células sensibles a la luz se encuentran consistentemente en dos lugares separados: emparejados a ambos lados de la cara y en la línea media de la cabeza, en la parte superior del cerebro.
En los animales que observamos, las células en posición emparejada se utilizan para dirigir los movimientos, mientras que sus contrapartes de la línea media distinguen el día de la noche y de arriba a abajo.
Llegamos a la conclusión de que un antiguo ancestro de todos los animales vertebrados, parecido a un gusano, perdió el par de ojos “dirigentes” cuando adoptó un estilo de vida mayoritariamente estacionario hace 600 millones de años, excavando en el lecho marino. Al convertirse en un filtrador sin necesidad de moverse, el tipo de ojos pares, energéticamente costosos, se volvió inútil y costoso.
Sin embargo, este cambio de estilo de vida dejó ilesas las células sensibles a la luz en el centro de su cabeza, porque el animal todavía necesitaba sentir la hora del día y distinguir entre arriba y abajo. Aunque los ojos pares habían desaparecido, las células sensibles a la luz en la línea media se desarrollaron hasta convertirse en un pequeño ojo en la línea media.
Posiblemente dentro de unos pocos millones de años, este animal volvió a cambiar de estilo de vida. El regreso a la natación reintrodujo la necesidad de controlar la dirección y medir el movimiento del propio cuerpo para una alimentación por filtración eficiente (tamizando los alimentos fuera del agua) y evitando a los depredadores.
Esto impulsó la evolución para desarrollar el ojo de la línea media formando pequeños oculares a cada lado. Estos oculares luego se separaron de la línea media del ojo, se movieron hacia los lados de la cabeza y formaron nuevos pares de ojos: nuestros ojos.
La pérdida y recuperación de la visión ocurrió hace entre 600 y 540 millones de años. Los componentes de la línea media del ojo permanecieron y se convirtieron en el órgano pineal del cerebro, que produce y libera la hormona del sueño melatonina.
En muchos vertebrados, la glándula pineal recibe luz a través de una región transparente (no pigmentada) en el centro de la cabeza.
Sin embargo, en el linaje de los mamíferos, el órgano pineal perdió su capacidad de detectar la luz, posiblemente porque los primeros mamíferos estaban activos durante la noche y se ocultaban durante el día. Entonces los ojos, que eran más sensibles, se hicieron cargo de la detección de la luz, que impulsa la liberación de melatonina y el sueño.
Ojos de todas las formas y tamaños.
Aquellos animales que no perdieron el par original de células sensibles a la luz del ancestro parecido a un gusano comprenden la mayoría de los invertebrados actuales, ya que descendieron de una rama del árbol evolutivo que nunca adoptó un estilo de vida estático.
Estos animales incluyen crustáceos, insectos, arañas, pulpos, caracoles y muchos grupos de gusanos. Estos animales todavía tienen versiones modernas de los conjuntos originales de células sensibles a la luz.
Los ojos pares de insectos y crustáceos son ojos compuestos, con una serie de lentes diminutas y densamente empaquetadas por ojo. En lugar de ojos compuestos, los pulpos y los caracoles tienen ojos tipo cámara con una sola lente.
De hecho, los pulpos y los caracoles desarrollaron de forma independiente el mismo diseño de ojos y rendimiento visual que nosotros, los vertebrados.
Sin embargo, nuestra retina (la capa sensible a la luz en la parte posterior de nuestros ojos) tiene más de 100 tipos de neuronas (los ratones tienen incluso más: 140), en comparación con un puñado en pulpos y caracoles. Esto lo hace casi tan complejo como nuestra corteza cerebral, la parte externa y más grande de nuestro cerebro.
Los científicos pensaban que en la evolución de nuestros ojos esta complejidad surgió bastante tarde. Las similitudes entre las células sensibles a la luz en el cerebro y los ojos emparejados informaron hipótesis anteriores sobre un ojo simple, similar a un órgano pineal, en las primeras etapas de su evolución. En nuestro trabajo, sin embargo, sostenemos que gran parte de esta complejidad es anterior a la retina.
Como tal, es probable que ya estuviera presente en el ojo del ancestro “cíclope”. Esto tiene amplias implicaciones para el origen y el cableado de los circuitos neuronales tanto en nuestra retina como en nuestro cerebro.
Para nosotros, los vertebrados, la evolución de nuestros ojos y nuestro cerebro está íntimamente ligada. La aparición de nuevos pares de ojos es una parte fundamental de este panorama, ya que los ojos permitieron el comportamiento complejo que requiere cognición y cerebros grandes.
Relacionado: Los tiburones más longevos del mundo pueden dar pistas para preservar la visión de la vida
Sin los ojos, no seríamos simplemente humanos sin ojos; Nosotros no existiríamos en absoluto, ni tampoco ninguno de los otros vertebrados.
George Kafetzis, investigador en neurociencia, Universidad de Sussex y Dan Nilsson, profesor emérito de zoología, Universidad de Lund
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.