Was ist das Minimum Auge?

Was ist das kleinste Auge, das einen evolutionären Vorteil bringt?

Mit Minimum meine ich, dass alles darunter keinerlei Vorteil hat und daher nicht von der natürlichen Auslese begünstigt wird.

Mit Auge meine ich nicht nur einen Lichtsensor, sondern auch eine Infrastruktur, die den Lichtreiz in eine vorteilhafte Reaktion umwandelt.

Idealerweise möchten Sie einen klaren, eindeutigen Vorher/Nachher-Fall, insbesondere über die Infrastruktur zwischen dem mutierten Protein und dem Reaktionsmechanismus der Zelle, der dies in einen Überlebensvorteil übersetzt.

(Ich gehe davon aus, dass Opsin-Proteine, die alleine im Zytoplasma schweben, ohne eine andere Infrastruktur keinen Vorteil bringen.)

Bitte geben Sie auch eine Schätzung der Anzahl der koordinierten DNA-Basenpaare an, die geändert werden mussten, um diesen Vorteil zu verleihen, damit eine korrekte Wahrscheinlichkeitsschätzung durchgeführt werden kann.

Ein Opsin-Protein, das an der Membran von Zellen befestigt ist, die mit einer standardmäßigen biochemischen Kaskade belichtet werden und es beispielsweise ermöglichen, die Expression eines Gens zu regulieren, wird möglicherweise von Vorteil sein. Würde das deine Frage beantworten?
@Remi.b würde dies nicht einen benutzerdefinierten Cocktail aus chemischen Kaskaden erfordern, um den Lichtimpuls in etwas Nützliches umzuwandeln (wir sprechen schließlich von einer Zelle ohne Auge). Die Details dieser Kaskade ist wirklich meine Frage. Dazu gehören auch die Details, wie der Impuls in etwas Vorteilhaftes umgewandelt werden würde
@Remi.b wird diese Links überprüfen. Danke. sieht kompliziert aus. Ich wünschte, es gäbe etwas, das diese spezielle Frage anspricht.
Ich habe meine Kommentare in eine Antwort verschoben. Ich denke, dass alle Links direkt auf Ihre spezifische Frage eingehen. Oder ich verstehe deine Frage nicht. Vielleicht ist der letzte Link zur Struktur und Funktion des Opsin-Gens die Information, nach der Sie speziell suchen. Ich bin nicht sicher.
Ich denke, "Auge" muss ziemlich genau definiert werden, bevor eine Antwort möglich ist.
@ChrisStronks Ich stimme zu. Nicht zu wissen, was das OP mit "Auge" meint, machte es schwierig, die Antwort zu schreiben, und machte sie ziemlich allgemein und ungefähr. Aber ich bin mir sowieso nicht sicher, was die Frage ist. Ich denke, das OP kämpft damit, wie ein Opsin-Protein funktioniert.
@Remi.b ja stimmte voll und ganz zu. Ich habe Ihre Antwort positiv bewertet, da ich zustimme, dass Ihre Beschreibung der einfachste * Lichtsensor * ist. Ein Opsin-System allein kann jedoch möglicherweise nicht als Auge kategorisiert werden.
@ChrisStronks richtig. Sie bräuchten eine andere Infrastruktur, die es in eine Sichtempfindung / -reaktion umwandelt, worum es bei dieser Frage wirklich geht
Ist diese Frage von dem Darwin-Zitat inspiriert, das Kreationisten zu lieben scheinen? Denn wenn ja, wurde das total aus dem Zusammenhang gerissen, siehe hier .
@augurar nein, das war mein eigener Gedanke. kann auf die Entstehung aller neuen Informationen angewendet werden. nicht nur das Auge

Antworten (2)

Ich denke, Sie erwarten ein kompliziertes System, obwohl solche Dinge nicht unbedingt erforderlich sind. Sie brauchen im Grunde nur ein lichtempfindliches Protein und eine Signaltransduktionskaskade. Ein lichtempfindliches Protein ist nur ein Protein, dessen Konformation sich in Gegenwart von Photonen einer bestimmten Wellenlänge ändert. Diese Signaltransduktionskaskade kann sehr standardmäßig sein. Es muss nichts Außergewöhnliches sein.

Stellen Sie sich eine Mutation vor, die ein bestimmtes Protein in ein lichtempfindliches Protein verwandelt. Ein solches mutiertes Protein könnte leicht immer noch die gleiche Kaskade aktivieren (und schließlich die Expression des gleichen Gens regulieren) und könnte schließlich nützlich sein. Ein visuelles Signal (Anwesenheit/Abwesenheit von Photonen einer bestimmten Wellenlänge) wirkt sich direkt auf die Konformation des Proteins aus, was im Ergebnis eine ganze Kaskade aktivieren kann. Die Kaskade muss sich nicht entwickelt haben, nachdem das Protein die Fähigkeit erlangt hat, auf Photonen zu reagieren. Vielleicht möchten Sie in die Details der Struktur und Funktion der Opsin-Proteine ​​eintauchen .

Dieser Artikel beschreibt, wie sich ein nicht lichtempfindliches Protein der Vorfahren (kodiert im GPCR-Gen. Die Proteine ​​werden auch als Serpentin bezeichnet) zu einem lichtempfindlichen Protein (Opsin) entwickelt hat. Der Artikel verlinkt auch auf andere Artikel, die diesen Übergang besprechen.

Es gibt verschiedene Arten von lichtempfindlichen Proteinen in verschiedenen Reichen, einschließlich Pflanzen und Bakterien, die keine Nerven haben.

Mehr über die Transduktionskaskade erfahren Sie auf Wikipedia ( zum Beispiel hier oder hier ). Vielleicht möchten Sie mehr über Opsin-Proteine ​​und mehr über lichtempfindliche Proteine ​​erfahren .

Wikipedia-Seite: Evolution of Eyes > Early Eyes wird Sie wahrscheinlich auch interessieren. Abhängig von der Definition, die Sie für "Auge" verwenden (beachten Sie, dass sich "Augen" unabhängig voneinander 50 bis 100 Mal entwickelt haben), könnte Planarian ein gutes Beispiel für eine Art sein, die ein primitives Auge hat.

danke, aber ich suche nach einem tatsächlichen Arbeitsbeispiel. auf jeden fall danke für die links
Suchen Sie nach einer Art, die eine sehr primitive Form von "Auge" hat (Auge im strengen Sinne von Tierauge, nehme ich an)?
Nein, ich versuche zu verstehen, was es bedeutet, von keinem Auge zu einem minimalen Auge zu springen
Beantworten die Sätze (in meiner Antwort) Ihre Frage nicht?Consider a mutation that turns a given protein into a light-sensitive protein. Such mutant protein could easily still activate the same cascade (and eventually regulate the expression of the same gene) and may eventually be beneficial.
Es gibt jetzt einen kleinen Abschnitt (den zweiten Abschnitt) darüber, wie eine einzelne Mutation, die die Fähigkeit bietet, Licht wahrzunehmen, von Vorteil sein könnte. Lassen Sie mich wissen, wenn es immer noch nicht die Frage beantwortet.
Wenn Sie ein detailliertes Beispiel geben könnten, ja. aber dies nur zu sagen, tut es nicht. brauche etwas eindeutiges. etwas Wissenschaftliches, das auf die Probe gestellt werden kann
Ich habe einen Artikel verlinkt, der ein bestimmtes Beispiel beschreibt (siehe bearbeitete Antwort). Beantwortet es deine Frage?
müssen alle diese Links recherchieren. Danke. Idealerweise möchte ich einen klaren, eindeutigen Vorher/Nachher-Fall
Wenn ich etwas sagen darf, das nichts mit dem Thema der Diskussion zu tun hat; es hört sich so an, als ob Sie diese Informationen nicht für Forschungszwecke oder was auch immer benötigen (sonst wäre die Frage von Anfang an viel klarer gewesen), sondern dass Sie auf dieser Website fast bereit waren, jede Erklärung abzulehnen, die man Ihnen geben könnte. Menschen, die dies tun, schützen oft ihre erste Meinung gegenüber jeder Erklärung, indem sie immer weiter nach einem möglichen Weg suchen, um die Beweise zu widerlegen, und gehen sogar zur Philosophie des Wissens (oder der Logik). Ich würde raten, nicht den Fehler zu machen, „hauptsächlich meinungsbasiert“ zu sein.
Viel Spaß beim Lesen!
Es fällt mir schwer zu verstehen, was Sie ein "klares Vorher-Nachher-Szenario" nennen würden. Ich denke, Sie erwarten entweder eine Beobachtung mit einer Methodik, die jemand mit sehr geringen Kenntnissen in Biologie verstehen kann (in diesem Fall könnten wir diesen Standpunkt zusammenfassen mit: „Ich vertraue Ihrer Antwort nicht, weil ich nicht in der Lage bin, sie zu verstehen Ihre Antwort") oder eine Beobachtung, bei der die Mutation auf natürliche Weise hinter unseren Augen auftreten würde, was natürlich äußerst unwahrscheinlich ist. Aber im zweiten Fall verstehe ich nicht wirklich, welchen Unterschied das machen würde.
Ich sehe nicht, wie dies die Frage beantwortet. Ich stimme zu, dass es möglich ist, dass ein Protein in ein anderes mutiert. Was ich frage, betrifft die andere Infrastruktur, die die Wirkung des Lichts auf das Protein in eine minimale Sichtreaktion umwandelt. Können Sie zu dem, was Sie geschrieben haben, dass die vorhandene Kaskade wiederverwendet werden könnte, Details oder besser noch empirische Beweise dafür liefern? B. ein Experiment, bei dem einem Mikroorganismus ohne jegliches Sehvermögen Opsin-Proteine ​​injiziert oder in seiner Zellmembran mutiert wurden und dies minimales Sehvermögen bot. ohne dies ist Ihre Antwort für mich nutzlos. aber danke trotzdem
Ich sehe auch nicht, wie dies die Frage beantwortet. Das OP fordert ein minimales Auge mit der minimalen begleitenden Infrastruktur. vielleicht sollte das ein Kommentar sein.
@ user813801 Einerseits bittet das OP um die minimale Anzahl von Änderungen, damit ein "Auge" von Vorteil ist. Ich habe gezeigt, dass sehr wenige Veränderungen zu sensiblen Fähigkeiten führen können. Wenn das OP das von mir beschriebene Ding nicht als Auge betrachten würde (aber er scheint sich darüber nicht zu beschweren), wäre das von mir beschriebene Ding immer noch sinnvoll, um das adaptive Tal zu beschreiben, von dem das OP annahm, dass es zwischen ihm existiert keine Augen und ein Auge haben. Ich würde jedoch zustimmen, dass das Fehlen einer Definition dessen, was ein Auge ist, die Frage verwirrend macht
Wenn Sie die Frage nicht verstehen, klären Sie sie, bevor Sie eine Reihe von Links zu Randproblemen geben
@ user813801 Kritik am Sinn der Fragen wurde unter der Frage geäußert und es gibt derzeit 4 verlorene Stimmen. Ich vermeide es lieber, den Beitrag selbst zu bearbeiten, um ihn zu verdeutlichen, da ich befürchte, das OP würde das Gefühl haben, dass ich den Sinn seines Beitrags ändere. Ich dachte nur, ich würde mein Bestes geben und eine Antwort auf eine irgendwie unklare Frage geben.
Das OP hat Änderungen an der Frage vorgenommen, um all diese Punkte anzusprechen
Eine Mutation, die ein nicht lichtempfindliches Protein lichtempfindlich werden lässt, hätte bereits die gesamte notwendige Infrastruktur, da sie immer noch die Kaskade hätte, die das ursprüngliche, nicht lichtempfindliche Protein verwendet. Im Allgemeinen wäre keine zusätzliche Infrastruktur erforderlich.
In dem Artikel, auf den Sie sich beziehen, heißt es: „Der Ursprung der Phototransduktion bei Tieren MÖGLICHERWEISE die Veränderung nur einer einzigen Komponente beinhaltet haben … Zusammengenommen stützen diese Daten die Ansicht, dass die Entstehung der tierischen Phototransduktion und damit auch das tierische Sehvermögen selbst beteiligt sind die Weiterentwicklung einer bestehenden CNG-basierten Kaskade zu einer funktionell neuen Kaskade, die von einer neuartigen Opsin-Linie von lichtempfindlichen G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gegründet wurde." wie viel Veränderung ist das? Bitte geben Sie so viele Details wie möglich an. Danke
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Ein relativ einfaches Proto-Auge ist die Zirbeldrüse . Es gilt als drittes Auge und ist an den circadianen Rhythmen des Menschen beteiligt, es ist an der Thermoregulation beteiligt, und bei Reptilien und Amfibien ist es sogar direkt lichtempfindlich.

Es ist jedoch kein Auge im eigentlichen Sinne, da die Zirbeldrüse keine topografischen Informationen über die Umgebung an das Gehirn übermittelt. Es ist eher ein Lichtsensor bei Reptilien und Amfibien. Es ist jedoch ein Sensor , der in das zentrale Nervensystem höherer Organismen einschließlich des Menschen eingebettet ist. Als solches ist es nicht nur ein Lichtsensor , sondern ein endokrines Organ, das an der lichtbasierten Übertragung endogener zirkadianer Uhren beteiligt ist, die in verschiedenen Organen vorhanden sind. Es wurde impliziert, dass es ein integraler Bestandteil des visuellen Systems im frühen Leben ist:

Zirbeldrüse

hypothetisches vieräugiges Protovertebraten. Quelle: Vigh et al., 2002

Das hypothetische System auf dem Bild unterscheidet sich nicht so sehr vom heutigen Lanzettenfisch, einem „lebenden Fossil“. Im frühen Leben und bei Reptilien und Amfibien heute ist die Zirbeldrüse direkt lichtempfindlich und nimmt dadurch die circadiane Uhr direkt über endokrine Funktionen mit. Die Synchronisierung der circadianen Uhr hilft Organismen, sich an die Lichtperioden der Umgebung anzupassen, d. h. tagaktive Lebewesen darauf vorzubereiten, morgens aufzuwachen und sich auf die Jagd vorzubereiten usw. Sie unterstützt somit das Überleben verschiedener Arten in verschiedenen Biotopen ( Vigh et al., 2002 ). Bei Menschen und anderen Säugetieren mit dichtem, solidem Schädel übernimmt die Netzhaut die Lichtwahrnehmung, da der Schädel den Lichteinfall verhindert. Hier hat die Zirbeldrüse nur eine endokrine Funktion, die afferenten Input vom Auge erhält.

Referenz
Vigh et al., Histol Histopathol 2002; 17 :555-90

Danke. kann diese Struktur nützlich sein, wenn sie einfacher wäre? wenn ja, dann ist es kein minimum auge.
Es ist in heute lebenden Organismen nützlich, z. B. um Tag-/Nachtzyklen zu synchronisieren oder um sich entweder in Gebiete zu bewegen, in denen es wahrscheinlich Nahrung gibt, oder um sich von Gebieten zu entfernen, in denen es wahrscheinlich Raubtiere gibt.
@RayS. - Die Zirbeldrüse ist die einfachste Struktur, die ich kenne und die als Auge bezeichnet wird, aber weitaus rudimentärer ist als die Augen, die die visuelle Umgebung rekonstruieren. Für mich ist es mehr als ein molekularer Lichtsensor (es ist ein Organ), aber seine Lichtwahrnehmungsfähigkeiten sind nicht so, dass es eine bewusste Wahrnehmung der Umgebung erzeugt.
Was ist das Minimum Auge?
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