Die Evolution des Auges

Trilobite

Irgendwann in grauer grauer Vorzeit entwickelte ein Lebewesen – wahrscheinlich noch ein ziemlich schleimiger Klumpen, vielleicht schon ein Vorfahre der heutigen Algen – eine lichtempfindliche Zelle (einen Fotorezeptor oder biologischen Sensor), mit dem es hell und dunkel unterscheiden konnte.

Über die Natur der ersten Fotorezeptoren wissen wir nicht viel. Vielleicht brauchten die ersten Lebewesen, die sich aus der Tiefsee in Richtung Meeresspiegel bewegten, einen Rezeptor für ultraviolettes Licht. Sonst wären sie schnell den schädlichen ultravioletten Strahlen hier oben zum Opfer gefallen, denn damals existierte die schützende Ozonschicht noch nicht …

Die Geschichte vom Fotorezeptor, der auf ultraviolettes Licht reagiert, ist pure Spekulation. Auf jeden Fall aber hatten Lebewesen, die Fotorezeptoren entwickelten, einen handfesten Vorteil in der Evolution. So kommt es, dass rund 95% aller Lebewesen Augen haben.

Euglena – das Augentierchen

Euglena ist ein einzelliger Organismus mit Zellkern und kann sich bei ausreichendem Licht in Süßwassertümpeln so stark vermehren, dass sie das Wasser grün färbt.

Der rote Augenfleck (auch »Stigma«) ist kein primitives Auge, sondern ein Pigmentfleck, der das Licht aus einer Richtung zu einem Photorezeptor leitet und vor seitlichtem Licht abschattet. So kann sich das Augentierchen zum Licht hin bewegen, wo die Photosynthese der Vermehrung einen Boost versetzt. Wenn das Licht zu intensiv wird, bewegt sich Euglena wieder vom Licht weg.

Das Augentierchen Euglena: ein einzelliger Geißelträger des Süßwassers

Vor 540 Millionen Jahren – das kambrische Zeitalter

Die lichtempfindlichen Zellen entwickelten sich weiter. Um sie herum bilden sich Vertiefungen, um die Zellen zu schützen. Diese Vertiefung liefert wieder eine zusätzliche Information, die Lichtrichtung.

Die ersten Lebewesen waren klein und noch kleiner. Sie ließen sich eher von der Strömung treiben und waren langsam und wenig mobil. Dann rüstet die Tierwelt im frühen Kambrium im wahrsten Sinne in kurzer Zeit auf: Zähne, Greifarme, Klauen und komplexe Augen entstanden.

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Aus einer Ansammlung lichtempfindlicher Zellen entsteht eine Vertiefung mit noch mehr Fotorezeptoren. Das eingestülpte Becherauge kann schon feststellen, aus welcher Richtung das Licht kommt.
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Je kleiner die Öffnung der Grube oder Kammer ist, desto schärfer wird das Bild. Eine Linse in der Öffnung des Kammerauges schließlich erlaubt das Scharfsehen auf nahe und weite Entfernungen.

Mit Augen entstanden Jäger und Beutetiere. Vielleicht war ja die Entwicklung des komplexen Auges aus einer lichtempfindlichen Zelle der Auslöser für das Hochrüsten der Tierwelt im Kambrium, aber das ist natürlich auch wieder nur Spekulation.

In the Blink of an Eye, 2003, Andrew Parker, Free Press ISBN 978-0743257336

Ein paar Photonen in der eisigen Tiefe des Ozeans …

Frank Schätzing geht in seinem Buch „Nachrichten aus einem unbekannten Universum“ kurz auf die Entstehung des Auges ein und bezieht sich auf die Forschungen von Berndt Dietrich Erdtmann vom Institut für angewandte Geowissenschaften in Berlin.

Als sich das Leben während der Varanger-Eiszeit an die hydrothermalen Quellen zurückzog, begann auch ein Kampf um den raren Lebensraum und um Ressourcen. Die Überlebenden entwickelten Exoskelette, Zähne, Greifarme und vielleicht auch Augen, wenn ein paar Photonen den Weg bis in die Tiefe fanden.

Tatsächlich reagieren auch unsere Rezeptoren schon auf allerkleinste Mengen von Photonen, wenn man uns in einen absolut dunklen Raum setzt. So abwegig ist die Theorie, dass ein paar Lichtfünkchen ihren Weg bis in die Tiefen der vereisten Ozeane fanden, also nicht.

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