Ooit waren we allemaal cyclopen met maar één oog

Het lijkt vanzelfsprekend dat we twee ogen hebben, maar ooit was dat anders. Wetenschappers laten zien dat het begin van onze visuele systemen teruggaat tot een wormachtig dier dat zo’n 600 miljoen jaar geleden over de oceaanbodem kroop.

Al langer weten biologen dat de ogen van gewervelden, zoals mensen, fundamenteel verschillen van die van ongewervelden, zoals insecten en octopussen. Die verschillen zitten niet alleen in de bouw van het oog, maar ook in hoe het zich ontwikkelt voor de geboorte. De vraag hoe die uiteenlopende systemen ooit zijn ontstaan, bleef echter grotendeels onbeantwoord.

In het nieuwe onderzoek werden 36 grote diergroepen onder de loep genomen, goed voor vrijwel alle dieren met een symmetrische lichaamsbouw. Daaruit kwam een opvallend patroon naar voren: lichtgevoelige cellen bevinden zich vrijwel altijd op twee plekken: in paren aan weerszijden van de kop en centraal bovenop de hersenen.

Die verdeling blijkt functioneel. De ‘zij-ogen’ helpen dieren hun beweging te sturen, terwijl de centrale lichtsensoren informatie geven over dag en nacht en over wat boven en onder is. Volgens de onderzoekers verloor een vroege voorouder van alle gewervelden zijn paar ogen toen hij een sedentair bestaan ging leiden, ingegraven in de zeebodem. Als filtervoeder had het dier weinig behoefte aan actieve navigatie, en de energieverslindende ogen werden overbodig.

De centrale lichtgevoelige cellen bleven echter behouden. Ze ontwikkelden zich tot een eenvoudig middenoog. Toen het dier later opnieuw een zwemmende levensstijl aannam, ontstond weer de behoefte aan zicht en oriëntatie. Evolutionaire druk leidde ertoe dat het middenoog zich opsplitste: aan weerszijden ontstonden nieuwe ogen die zich ontwikkelden tot het paar ogen zoals de dat nu kennen.

Een restant van dat oorspronkelijke middenoog bestaat nog steeds: de pijnappelklier (epifyse) in onze hersenen. Dit orgaan speelt een cruciale rol bij de aanmaak van melatonine, het hormoon dat ons slaapritme regelt. Bij veel gewervelden is de pijnappelklier nog lichtgevoelig, maar bij zoogdieren, waaronder de mens, is die functie verloren gegaan. Onze ogen hebben die taak overgenomen.

Opvallend is dat niet alle dieren deze evolutionaire omweg maakten. Veel ongewervelden, zoals insecten en kreeftachtigen, behielden hun oorspronkelijke gepaarde lichtsensoren en ontwikkelden samengestelde ogen met honderden kleine lenzen. Andere dieren, zoals octopussen en slakken, ontwikkelden onafhankelijk camera-achtige ogen die verrassend veel lijken op de onze.

Toch zijn onze ogen uitzonderlijk complex. Het netvlies bevat meer dan honderd typen zenuwcellen en is daarmee bijna zo ingewikkeld als de hersenschors. Volgens de onderzoekers is die complexiteit mogelijk veel ouder dan gedacht en al aanwezig geweest in een vroege ‘cycloopachtige’ voorouder met één oog.

De studie onderstreept hoe nauw de evolutie van ogen en hersenen met elkaar verweven is. Zonder de ontwikkeling van geavanceerd zicht zouden complexe gedragingen – en daarmee grote hersenen – nooit zijn ontstaan. Sterker nog: zonder ogen zouden wij als soort waarschijnlijk niet eens bestaan.

Bron: Science Alert