Ogen in de evolutie

Je kunt je afvragen hoe het mogelijk is dat zoiets moois en ingewikkelds als het oog is ontstaan. Een oog moet helemaal af zijn om goed te functioneren. Tegenstanders van evolutie halen het oog aan als voorbeeld. Een dergelijk ingewikkeld orgaan kan niet in kleine stapjes zijn ontstaan, want een halfgeëvolueerd oog werkt niet. Daarom moet het in één keer zijn ontstaan, geschapen, vinden zij. Toch is er wel degelijk sprake van een evolutie van het zien.

Er zijn in de loop van de evolutie verschillende typen ogen ontstaan. Ogen die uitstekend voldoen en voldeden, ook als er – zoals bij sommige primitieve dieren – nauwelijks sprake is van een oog, maar eerder van een hoop cellen die licht kunnen waarnemen. Wat zijn de verschillen en overeenkomsten tussen de diverse typen ogen die tijdens de ontwikkeling van het leven zijn ontstaan?

Camera- of lensoog

Een lensoog zoals een mensenoog is een verfijnd optisch orgaan dat is opgebouwd uit verschillende onderdelen die samenwerken en de visuele informatie vormen die vervolgens als zenuwsignalen naar de hersenen worden gestuurd. Daar vindt vervolgens de echte beeldvorming plaats. Het menselijk oog is wellicht het summum op het gebied van ogen. Met het gedetailleerde kleurenzicht dat wij en een aantal apen hebben, onderscheiden we ons van alle andere dieren. Ook veel dieren kunnen kleuren zien, maar niet zo goed als wij. Daarnaast zijn er dieren die alleen maar zwart en wit kunnen zien. (Afb. 1, 2)

Alle dieren met een schedel en een ruggengraat hebben het zogenaamde cameraoog. Vóór in het oog, achter een verstelbare opening (de pupil) waar het licht doorkomt, bevindt zich een lens die uit organisch materiaal bestaat. Het is materiaal dat vervormbaar is. Door te accommoderen, dat wil zeggen dat het oog de bolling van de lens aanpast aan de afstand waarop scherp moet worden gezien, ontstaat op het netvlies achter in het oog een scherp beeld. Via de oogzenuw gaat dit beeld naar de hersenen.

Camera obscura

Een verre verwant van de inktvissen is de nautilus die in de tropische wateren rond Indonesië en Australië leeft. Deze nautilus heeft een eenvoudiger oog dan de octopus. Dat oog is een soort zwarte doos, een echte ‘camera obscura’, dus zonder lens. Een gaatje in een oppervlak met daarachter een holle ruimte die met vocht is gevuld en waarvan de wand is bekleed met een laag lichtgevoelige cellen. De voorouders van de nautilus in het Devoon (410–360 miljoen jaar geleden) lijken erg op hun verre nazaat en het vermoeden bestaat dat ook zij al in het bezit waren van het camera obscura-oog. Ze konden met dit oog wel vormen zien, maar niet heel scherp.

Eenvoudig

De meest eenvoudige versies van ogen zijn clusters van gekleurde, lichtgevoelige cellen in de huid zoals bij sommige weekdieren, bijvoorbeeld Patella, de schaalhoorn, het geval is. Eén stap verder ligt het oog van platwormen. Die hebben op hun kop indeukingen die aan de binnenkant met lichtgevoelige cellen zijn bekleed. Bij deze ‘theekopjes-ogen’ is dus geen sprake van lenzen of ander gereedschap om scherp te stellen. Kennelijk hebben ze dat niet nodig; ze zijn al vele honderden miljoenen jaren op aarde. Als ze maar licht van donker kunnen onderscheiden en de richting waar het licht vandaan komt, want ze bewegen van het licht af. In het donker weten ze zich beter beschermd. (Afb. 4, 5)

Samengestelde ogen

Net als bij het lensoog is de bezitter van het zogenaamde ‘samengestelde’ oog in staat een scherp beeld van de omgeving te vormen. Een samengesteld oog bestaat uit meerdere afzonderlijke oogjes, dicht tegen elkaar aanliggend en met in elk oogje – we spreken van facetoog – een lens. Dergelijke samengestelde ogen treffen we aan bij de insecten en bij schaaldieren: krabben, kreeften en garnalen; en ook bij sommige gelede wormen. (Afb. 6) Zo’n facetoog bestaat dus uit een lens met daarachter een lichtgevoelige cel. Het registreert echter maar een klein deel van het visuele veld. Alle facetten bij elkaar – soms duizenden in één oog – vormen samen een mozaïekbeeld. Elk dier met dergelijke ogen is goed in het registreren van beweging. Eén beweging met de vliegenmepper en weg is de vlieg! Aan de andere kant, ook roofinsecten zoals libellen hebben profijt van dergelijke ogen. (Afb. 7)

Verschillende groepen van trilobieten hadden verschillende ogen. Niet alleen het type oog en lens verschilt, maar ook het aantal lenzen. Zo waren er trilobieten met wel 15.000 lenzen per oog, maar ook zijn er soorten geweest die helemaal geen ogen hadden en dus blind waren. Andere bezaten ogen op steeltjes. Vermoedelijk leefden die in de bodem verstopt onder het zand met slechts hun ogen erbovenuit. En die zonder ogen leefden óf op diepte waar geen licht kon doordringen, óf in grotten.