El ojo de un simple microbio y la evolución

Dentro de un organismo unicelular llamado warnowiid es una estructura sofisticada que se parece a un ojo-un ocelloid. Los ojos Ocelloid se ven tan similar que, cuando fueron descubiertos por primera vez en la familia warnowiid de plancton, algunos pensaban que eran los ojos de medusas el plancton había comido! Los científicos dirigidos por la Universidad de la Columbia Británica Brian Leander han descubierto lo ocelloids son, realmente, de. Ellos creen que sus descubrimientos arrojan luz sobre la evolución warnowiid y la evolución de los ojos.

La complejidad en miniatura

El ocelloid es "una estructura increíblemente compleja para un organismo unicelular que han evolucionado", dice el autor principal Greg Gavelis. "Contiene una colección de orgánulos subcelulares que se parecen mucho a los de la lente, córnea, iris y retina de los ojos multicelulares que se encuentran en los seres humanos y otros animales más grandes." 1 Sin ensamblaje comparables se asemeja a un ojo de la cámara nunca se ha encontrado en el interior de cualquier otra organismo unicelular. Mientras que muchos tienen manchas oculares-puntos de pigmento fotorreceptor que captan la luz y permiten a una célula para orientarse en respuesta a la dirección de la luz y la intensidad del ocelloid es único.

Se trata de un warnowiid, un plancton unicelular que contiene un ocelloid forma de ojo. El diagrama muestra una típica warnowiid. "Lente" del ocelloid se tomó por un organismo de la retina (rojo) y rodeado por una envoltura córnea similar. . Imágenes tomadas del Gavelis G. et al, "parecidas a ojos Ocelloids se construyen a partir diferente Endosymbiotically Adquirida componentes"Naturaleza 523 (9 de julio de 2015): 204, doi: 10.1038 / nature14593.

Esta micrografía electrónica de una ocelloid (izquierda) muestra cómo sus partes se comparan con ciertas partes de un ser humano de "ojo de la cámara." La lente de la ocelloid se apoya contra un cuerpo de la retina (en rojo). La lente está cubierta por una córnea (que se muestra en azul). Ocelloid imagen reproducida del Gavelis et al., "Eye-Como Ocelloids. . . "; ojo humano del Holly Fischer,Wikipedia .

Warnowiids son una familia de dinoflagelados-un grupo de protozoos llamados así por sus giros flagelos de látigo. Las muchas especies warnowiid todos tienen ocelloids. Uno incluso tiene ocelloids con múltiples lentes. Warnowiids también presentan otras características complejas. Algunos pequeños arpones fuego análogo al uso de arpones medusas para capturar su cena. Algunos tienen pistones "," balísticos su función aún desconocida. 2 Algunos warnowiids pueden producir su propio alimento mediante la fotosíntesis como las plantas lo hacen, pero la mayoría de las especies pueden no. 3 Debido a que algunos warnowiids contienen fragmentos de otros dinoflagelados, los científicos sospechan que consumen sus primos. Sin embargo, debido warnowiids mueren cuando se extraen de su hábitat natural, que es difícil de estudiar su comportamiento. Por lo tanto, los científicos aún no han visto exactamente cómo utilizan sus pistones y ocelloids. 4

La presa (P) de la warnowiid de la izquierda está contenida en una gran vacuola alimentos. El ocelloid (O) y el núcleo (n) también son fáciles de ver. A la derecha hay otra warnowiid con su pistón extendido (flecha simple) y su ocelloid (doble flecha) claramente visible.La región oscura pigmentada en cada ocelloid es el cuerpo de la retina. Imagen de la izquierda de Gavelis et al., "Eye-Como Ocelloids.. . "; imagen de la derecha de M. Hoppenrath y otros, "Molecular Filogenia de Ocelloid-Teniendo Dinoflagellated (Warnowiaceae) como se infiere de la SSU y LSU rDNA secuencias," BMC Evolutionary Biology 9 (25 de mayo de 2009):. 116, doi: 10.1186 / 1471- 2148/9/116.

Modificaciones Mighty

Las mitocondrias y los cloroplastos son orgánulos ubicados en el citoplasma de muchas células. Las mitocondrias son energía-generadores. Los cloroplastos normalmente captan la luz para producir alimentos a través de la fotosíntesis.El microscopio electrónico reveló que ocelloids se construyen a partir de estos orgánulos.

Este ejemplo de una celda muestra algunos organelos importantes. El núcleo-hogar de la mayor parte de la célula de ADN se dibuja en azul oscuro. casa de máquinas-es una mitocondria de la célula de muestra en naranja. Las mitocondrias metabolizan los nutrientes para generar energía utilizable. Dos cloroplastos, o plastos, se muestran en verde. Los cloroplastos contienen pigmentos y enzimas de captura de luz que transforman la energía luminosa en azúcar. A diferencia de otros orgánulos celulares, mitocondrias y cloroplastos ambos contienen algo de ADN. La imagen reproducida de Kevinsong, Wikipedia .

El cuerpo de la retina y el iris 5 están hechos de los cloroplastos. La córnea es una hoja de mitocondrias. El cuerpo de la retina y la córnea rodea casi por completo de la lente. 6 Gavelis sugiere la hoja mitocondrial podría mantener la lente en su lugar. 7 Las mitocondrias de la córnea están conectados a otro mitocondrias cerca, y el cuerpo de la retina está conectado a una red de cloroplastos.

Estas micrografías electrónicas de un espectáculo ocelloid que su lente (L) se acumula sobre un cuerpo de la retina (R) y está cubierto por una envoltura córnea similar hecha de las mitocondrias (m). Imágenes tomadas del Gavelis et al., "Eye-Como Ocelloids. . . "

El equipo de Leander encontró que los cloroplastos warnowiid están conectados en red en una red. 8 Parte de esta web forma un pigmento que contiene- 9 del cuerpo de la retina ahuecando la lente de la ocelloid. También encontraron que el cuerpo de la retina contiene ADN, tal como cloroplastos hacen. (Mitocondrias y cloroplastos ambos contienen algo de ADN de los suyos.) Y a pesar de que la mayoría de warnowiids no son capaces de realizar la fotosíntesis, el ADN del cuerpo de la retina incluyen genes comunes en los cloroplastos de dinoflagelados, incluyendo algunos para la producción de proteínas de captación de luz. 10

El cuerpo de la retina está hecho de cloroplastos modificados. Un cloroplasto, que se muestra en el esquema oval, contiene pilas demembranas tilacoides. La flecha en la micrografía electrónica muestra membranas tilacoides ordinarios en un cloroplasto warnowiid que no formaba parte de la ocelloid. Cloroplasto imagen de Adam H., Wikipedia ; micrografía electrónica de Gavelis et al., "Eye-Como Ocelloids. . . "

Los cloroplastos a partir del cual se construye el cuerpo de la retina son estructuralmente alterada. Cloroplastos ordinarios se llenan con las pilas de membranas tilacoides, como se muestra arriba. enzimas fotosintéticas se organizan en estas membranas importantes. El cuerpo de la retina está llena de pilas de membranas también. Sin embargo, las membranas de un cuerpo de la retina adquieren una configuración ondulada. También tienen una orientación inusual, perpendicular a la disposición por lo general visto en los cloroplastos. (Esto se puede ver en las fotos de abajo.)

El cuerpo de la retina está hecho de cloroplastos modificados. En lugar de las membranas tilacoides habituales que se encuentran en los cloroplastos, sin embargo, el cuerpo de la retina contiene pilas de membranas onduladas, como se ve en la imagen de primer plano a la izquierda. A la derecha, las membranas de forma de onda en el cuerpo de la retina (R) se distinguen fácilmente de las membranas tilacoides ordinarias que buscan (flecha) en el iris del ocelloid, y son perpendiculares a la disposición habitual de las membranas tilacoides en un cloroplasto. Imágenes tomadas del Gavelis et al., "Eye-Como Ocelloids. . . "

Justo antes de la división celular, las membranas de forma de onda en el cuerpo de la retina re-orientan y se parecen a las membranas tilacoides en los cloroplastos ordinarios. Esto se puede ver en la imagen siguiente, en la que las membranas de forma de onda de un cuerpo de la retina se encuentran atrapados en el acto de des-diferenciación.Ellos vuelven a su forma ondulada modificada en las células hijas warnowiid. 11 Por lo tanto, el cuerpo de la retina de un ocelloid consiste en cloroplastos diferenciadas.

Durante la división celular, las membranas del cuerpo de la retina onduladas (w) de-diferenciar y temporalmente se convierten en indistinguibles de y continuo con membranas tilacoides de los cloroplastos ordinarias (flechas). Este cuerpo de la retina se encuentra en medio de des-diferenciación. La imagen reproducida de Gavelis et al., "Eye-Como Ocelloids. . . "

A través de los ojos de un microbio

Lo que el warnowiid puede ver con su ocelloid sigue siendo un misterio. Con su diseño con forma de ojo y los genes de pigmentos captadores de luz, la ocelloid seguramente detecta la luz, pero cuánto más no sabemos. Una sola célula carece de un cerebro para procesar las imágenes, por lo que el equipo de Leander no sugiere warnowiids son conscientes de lo que están detectando. ultraestructura del cuerpo de la retina, sin embargo, ofrece una pista.Warnowiids pueden localizar presas que pasa por la detección de luz polarizada.

Recuerda esas pilas de membranas de forma de onda? "La organización interna del cuerpo de la retina es una reminiscencia de los filtros polarizadores en las lentes de las cámaras y las gafas de sol", explica Leander, que tiene "cientos de membranas muy juntos alineados en paralelo." 12 Así que ¿por qué habría que detectan la luz polarizada ser útil? Pues bien, aunque muchos dinoflagelados bioluminesce , que son de otra manera transparente. Sin embargo, todos los dinoflagelados tienen grandes núcleos que contienen cromosomas condensados ​​de forma permanente. El núcleo denso polariza la luz que pasa a través del organismo. Por lo tanto, warnowiids pueden usar sus ocelloids para detectar cambios en la polarización de la luz producidos por los dinoflagelados presa.

Al ver el Pasado

El equipo de Leander ha utilizado la tecnología de vanguardia para hacer estas observaciones sorprendentes. Y parece ocelloids tienen una función visual, aunque la confirmación aguarda estudio del comportamiento warnowiid.Sin embargo, estas observaciones pueden proporcionar una ventana al pasado ?

LA PREGUNTA OBVIA ES SI LA EVOLUCIÓN DEL DISEÑO DE LA CÁMARA DE OJOS OCELLOID FUE TRASLADADO DE ALGUNA MANERA A LA EVOLUCIÓN DE LAS CRIATURAS MULTICELULARES Y SE UTILIZA PARA MODELAR SUS OJOS.

La pregunta obvia es si la evolución del diseño de la cámara de ojos ocelloid fue trasladado de alguna manera a la evolución de las criaturas multicelulares y se utiliza para modelar sus ojos. Algunos científicos han propuesto esto. El autor principal, Gavelis niega esta posibilidad, sin embargo, porque dice que escenario violaría la escala de tiempo evolutivo. 13 En una entrevista de podcast, explica, "Los dinoflagelados evolucionado mucho más después de los ojos evolucionaron en animales tales como los vertebrados y moluscos y medusas por lo que la hipótesis no lo hace realmente tiene sentido en términos del registro fósil. " 14

A pesar de que admite la Gavelis ocelloid no es el bloque de construcción evolutiva para los ojos multicelulares, dice, "Los críticos de la evolución a menudo hablan de lo que no hay formas de transición de los ojos. Pero ellos están vivos y bien en este caso. " 15

Los evolucionistas creen que las células eucariotas evolucionaron por que envuelve las bacterias y las cianobacterias y transformarlas en las mitocondrias y cloroplastos. A pesar de mitocondrias y cloroplastos contienen ADN tanto de los suyos, que también dependen de los productos de los genes localizados en el núcleo. Consulte " 'Non-evolución' de la Apariencia de las mitocondrias y plastidios en eucariotas: Desafíos para Endosymbiotic Theory " para aprender más acerca de cómo la dependencia de estos orgánulos en los genes localizados en el núcleo de la célula es uno de los principales argumentos en contra de esta llamada "Teoría endosimbiótica."

El equipo de Leander cree que warnowiids alguna manera unidos estos orgánulos que ya tienen una historia evolutiva, las modificaron, y los reunió en ocelloids a través de procesos evolutivos adicionales. Es por eso que llama Gavelis formas ocelloids de transición, a pesar de que son una estructura compleja completado al parecer no evolucionar en cualquier otra cosa.

Al comentar sobre este estudio ocelloid, Universidad de Exeter biólogo evolucionista Thomas Richards dice: "¿Qué es tan sorprendente es que descubrieron cómo evolucionaron los componentes." 16 ¿Pero estos científicos realmente ver en los componentes de la ocelloid su pasado evolutivo? Vamos a echar un vistazo más de cerca a esa pregunta.

La diferenciación en el Presente

Lo que en realidad han visto los científicos? El equipo de Leander vio lo ocelloids están hechos. Y observaron queformas diferenciadas de orgánulos normalmente utilizados para el metabolismo y la fotosíntesis sirven una función diferente como parte de la estructura ocelloid complejo.

El warnowiid debe tener toda la información genética para dirigir dicha diferenciación y construcción ocelloid. Como células que se diferencian para realizar funciones específicas en un organismo multicelular y como células madre en un embrión que se diferencian para formar cada parte del cuerpo, orgánulos se diferencian y se reúnen para formar una ocelloid. Pero ellos no lo hacen a través de millones de años. Lo hacen cada vez que el warnowiid reproduce, la producción de células hijas al igual que en sí, ni volver a representar un pasado antiguo primitiva ni intensificando el árbol evolutivo para convertirse en algo nuevo. El ocelloid es un diseño increíble , pero no representa un triunfo evolutivo.

Diseño de complejidad irreducible

Así es el ocelloid un producto de la evolución al azar o un diseño magistral? Los científicos no pueden responder a esta pregunta a través de observaciones directas . Como evolucionistas tratan de explicar cómo una estructura como esta ocelloid evolucionó, es natural que miran sus componentes y la forma en que se ensamblan. Por lo tanto, si un científico está convencido de que todas las formas de vida que existen deben haber evolucionado, a continuación, parece obvio que la evolución construyó el ocelloid de estos orgánulos . La historia ocelloid les parece como un escenario dramático, millones de años de edad, recreando los pasos evolutivos prácticamente delante de sus ojos.

LA APARENTE COMPLEJIDAD IRREDUCIBLE DE LA OCELLOID ES MÁS CONSISTENTE CON UNA COSMOVISIÓN BÍBLICA "DIOS CREÓ" QUE CON UN SOLO EVOLUTIVA.

Pero el tema de la complejidad irreductible presenta un problema para los evolucionistas. Sin instrucciones, la diferenciación y el montaje de múltiples partes en un todo complejo no pueden plausiblemente suceder. Todas las partes de una estructura de múltiples componentes como éste tendrían que estar en su lugar para el ocelloid para trabajar, sin embargo, cada uno es una forma especializada de una estructura ya compleja. ¿Qué ventaja evolutiva podría corresponder a un proto-warnowiid de la evolución de las partes separadas de la ocelloid? Después de todo, en su componente cloroplasto similar a las membranas tilacoides están configurados de manera incorrecta para un cloroplasto ordinaria. La aparente complejidad irreducible de la ocelloid es más consistente con una cosmovisión bíblica "Dios creó" que con un solo evolutiva.

Convergen en una solución

A diferencia de ocelloids, los ojos de la cámara son normalmente estructuras multicelulares complejos. Se encuentran en todos los vertebrados y los invertebrados en diversas tales como vieiras, calamares y medusas. También hay otros diseños de los ojos como los ojos cristalinos de chitones. 17 No es posible seguir la evolución del ojo a través de tales formas de vida diversas, los evolucionistas afirman que los ojos complejas surgieron gracias a la evolución convergente en muchos linajes diferentes. 

"Cuando vemos tal complejidad estructural similar al fundamentalmente diferentes niveles de organización en linajes que son muy poco relacionadas, entonces se obtiene una comprensión mucho más profunda de convergencia", dice Leandro. 18 Richards, después de comentar el hecho de que muchos organismos unicelulares tienen manchas oculares , escribe: "El ejemplo ocelloid es sorprendente, ya que demuestra un pico en la complejidad subcelular logrado a través de la reutilización de componentes múltiples." 19 eso es cierto, como lo demuestra este estudio, pero es que "reutilización" una función del diseño creado por Dios para estos inusual organismos o el resultado sorprendentemente suerte de los procesos naturales sin propósito? Richards, por supuesto, llega a la conclusión esperada basada en la visión del mundo, afirmando: "En conjunto, estos resultados muestran que la evolución ha tropezado con soluciones similares a la percepción de tiempo de la luz y otra vez." 20

La evolución convergente es la idea de que los organismos en diferentes linajes evolucionaron características similares en respuesta a necesidades similares. procesos naturales aleatorios no tienen una respuesta de cómo las instrucciones para construir los cloroplastos o mitocondrias llegó a existir en primer lugar. Sería asombroso pensar que los procesos naturales aleatorios podrían orquestar montaje mucho menos ocelloid evolucionar las complejas estructuras de las mitocondrias y los plastos y numerosas etapas enzimáticas secuenciales de sus funciones en el primer lugar. Este término conveniente, "evolución convergente", demandas que se extienden nuestra creencia en la plausibilidad de la inverosímil a la creencia de que la misma cosa inverosímil ocurrió una y otra vez, como si una necesidad de ver fuera una explicación suficiente de cómo evolucionaron los ojos.

Nuestro maestro diseñador

DE HECHO NO HAY NADA PARTICULARMENTE SIMPLE SOBRE INCLUSO EL MÁS SIMPLE DE LAS OBRAS CREATIVAS DE NUESTRO MAESTRO DISEÑADOR.

Prescindiendo de las interpretaciones evolutivas no verificables desordenados en la literatura sobre warnowiids y sus ocelloids increíbles, nos limitan a indicar que demuestran que pluricelularidad no es un requisito previo para la complejidad. Dios, nuestro Creador ha demostrado Su uso creativo de los diseños comunes , proporcionando warnowiids con un ocelloid que estructuralmente sigue el mismo patrón que utilizó en los ojos multicelulares, pero se construye de componentes subcelulares. De hecho no hay nada particularmente simple sobre incluso el más simple de las obras creativas de nuestro maestro diseñador.

Referencias

1. "Unicelulares planctónicas organismos tienen Animal-como los ojos, los científicos dicen," 1 de julio de 2015http://www.sci-news.com/biology/science-warnowiid-dinoflagellate-plankton-eyes-02973.html .
2. Michael Le Page, "Este error unicelular aparece con ojos más extraordinarios del mundo," New Scientist, 16 de junio 2015, https://www.newscientist.com/article/dn27730-this-single-celled-bug-has-the-worlds-most-extraordinary-eye/ .
3. La pérdida de la función es un tema común en la biología de nuestro mundo post-Caída. Mientras que las mutaciones no crean nueva información, que a veces destruyen la información existente. Debido a que la mayoría de warnowiids no pueden realizar la fotosíntesis sus propios alimentos a pesar de que todavía tienen los genes para algunas de las enzimas necesarias, es posible que han perdido esa capacidad.
4. Información general de warnowiids se compiló a partir del estudio en la revista Nature (Gavelis et al "ojo-Como Ocelloids..." Doi:. 10.1038 / nature14593) ya partir de un estudio adicional dirigida por su autor principal, el Dr. Brian Leander (Hoppenrath y col ., "Molecular Filogenia..." doi: 10.1186 / 1471-2148 / 9/116).
5. Las micrografías electrónicas incluyen en estudio muestran Gavelis de que los anillos de constricción similar al iris contienen membranas tilacoides indistinguibles de las de los cloroplastos.
6. La "lente" es una estructura unida a la membrana denominado hyalosome. Se descompone y se sintetiza de nuevo durante la división celular.
7. Podcast de la naturaleza, 2 de julio de 2015, http://www.nature.com/nature/podcast/index-2015-07-02.html .
8. equipo Gavelis 'escribe: "Las reconstrucciones tridimensionales de nuestros datos FIB-SEM demostraron que la membrana exterior del cuerpo de la retina se fusiona a una red de plástidos adyacentes, formando una banda membranosa toda la célula. Por lo tanto, el cuerpo de la retina parece ser una región diferenciada de una más grande, de plástidos en forma de red. El hecho de que esta red de plástidos no fue evidente en los estudios basados ​​en TEM anteriores de Nematodinium sugiere que las redes de orgánulos ocultos podrían ser pasados ​​por alto ampliamente en la naturaleza. "De Gavelis et al.," Eye-Como Ocelloids. . . "Doi: 10.1038 / nature14593.
9. El cuerpo de la retina de una especie de fotosíntesis examinados fluoresced rojo brillante a la luz verde, al igual que la clorofila y otros pigmentos algunos lo hacen. De Gavelis et al., "Eye-Como Ocelloids. . . "Doi: 10.1038 / nature14593.
10. Gavelis et al., "Eye-Como Ocelloids. . . "Doi: 10.1038 / nature14593.
11. Ibídem.
12. Instituto Canadiense de Investigación Avanzada, "similar a la humana" ojo "en plancton unicelular: Las mitocondrias, plástidos ido evolucionando," Science Daily, 1 de julio de 2015,http://www.sciencedaily.com/releases/2015/07/ 150701133348.htm .
13. Molecular reloj que data ha indicado marcadores filogenéticos de dinoflagelados se remontan al Precámbrico, hace más de 570 millones de años. Sin embargo, los fósiles pre-Mesozoico de dinoflagelados de fecha más antigua que 245 millones de años se consideran controvertido. (RA Fensome, RA MacRae, y GL Williams, "Dinoflagelado evolución y la diversidad a través del tiempo", Bedford Instituto de Oceanografía Science Review,1994-1995, Departamento de Pesca y Océanos, Región Marítimos, pp 45-50,. Http: // www2.mar.dfo-mpo.gc.ca/science/review/e/pdf/dinoflagellate.pdf .)
14. Podcast de la naturaleza 2 de julio de 2015.
15. Viviane Richter, "Single Cell Criatura del globo del ojo sobresalta científicos," Cosmos, 20 de julio de 2015,https://cosmosmagazine.com/life-sciences/single-cell-eyeball-creature-startles-scientists .
16. Ibídem.
17. No todos los chitones tienen ojos. Los que lo están cubiertos con cientos. Sus lentes están hechas de aragonita, una forma de carbonato de calcio. trilobites fosilizados tienen lentes de calcita, aragonita, pero las lentes son únicos. La túnica difusa de las Indias Occidentales es incluso capaz de responder a formas oscuras en lugar de sólo los cambios en la intensidad de la luz. chitones sin ojos, que sin embargo están cubiertos con células sensibles a la luz, responden a los cambios en la intensidad de la luz solamente.
    Chitones supuestamente tomó unos cientos de millones años para desarrollar los ojos, sólo se adquirirlos hace 10 millones de años, lo que las adiciones relativamente recientes a la galería de la naturaleza del equipo visual.supuestos evolucionistas afirman que otras especies evolucionaron de forma independiente los ojos durante la explosión cámbrica. ¿Por chitones evolucionaron sus ojos tan "tarde", por qué sólo algunas variedades evolucionaron los ojos cuando las variedades puramente sensibles a la luz parecen sobrevivir bastante bien sin ellos, y cómo se las arreglaron para adquirir la información genética para construir lentes de aragonita permanecen misterios para los evolucionistas .
18. "Los organismos unicelulares planctónicas. . . " Http://www.sci-news.com/biology/science-warnowiid-dinoflagellate-plankton-eyes-02973.html .
19. T. y S. Richards Gomes, "Cómo construir un Ojo Microbiana," Nature 523 (9 de julio de 2015): 166, doi: 10.1038 / nature14630.
20. Ibídem.