The evolution of the human eye - Joshua Harvey

Traduttore: Anna Cristiana Minoli Revisore: Elena Montrasio

The human eye is an amazing mechanism,

L'occhio umano è un meccanismo straordinario

able to detect anywhere from a few photons to direct sunlight,

in grado di rilevare ovunque, pochi fotoni fino alla luce diretta del sole

o di spostare la messa a fuoco dal monitor che abbiamo davanti

or switch focus from the screen in front of you

al lontano orizzonte in un terzo di secondo.

to the distant horizon in a third of a second.

In fact, the structures required for such incredible flexibility

In effetti le strutture necessarie per una tale incredibile flessibilità

were once considered so complex

una volta erano considerate così complesse

that Charles Darwin himself acknowledged that the idea of there having evolved

che persino Charles Darwin ritenne l'idea di una loro evoluzione

seemed absurd in the highest possible degree.

più che mai assurda.

And yet, that is exactly what happened, starting more than 500 million years ago.

Eppure fu proprio ciò che accadde, e iniziò più di 500 milioni di anni fa.

The story of the human eye begins with a simple light spot,

La storia dell'occhio umano inizia da un semplice fotorecettore

such as the one found in single-celled organisms,

simile a quello scoperto negli organismi unicellulari

like euglena.

come l'Euglena.

This is a cluster of light-sensitive proteins

Questo recettore è un agglomerato di proteine fotosensibili

linked to the organism's flagellum,

collegate al flagello dell'organismo,

activating when it finds light and, therefore, food.

che si attiva quando individua la luce e, quindi, il cibo.

Una versione più complessa di questo recettore

A more complex version of this light spot can be found in the flat worm, planaria.

si trova nella Planaria, un verme piatto.

Being cupped, rather than flat,

Essendo a forma di coppa piuttosto che piatto, il recettore

enables it to better sense the direction of the incoming light.

permette di percepire meglio la direzione della luce in entrata.

Among its other uses,

Tra gli altri usi

this ability allows an organism to seek out shade and hide from predators.

questa capacità permette ad un organismo

di cercare l'ombra e di nascondersi dai predatori.

Over the millenia,

In migliaia di anni

as such light cups grew deeper in some organisms,

in alcuni organismi la coppa ottica è diventata più profonda

the opening at the front grew smaller.

mentre il foro frontale si è fatto sempre più piccolo.

The result was a pinhole effect, which increased resolution dramatically,

Risultato: un effetto camera oscura che aumenta sensibilmente la risoluzione

reducing distortion by only allowing a thin beam of light into the eye.

riducendo la distorsione e permettendo il passaggio

attraverso l'occhio di un sottilissimo raggio di luce.

The nautilus, an ancestor of the octopus,

Il Nautilus, l'antenato del polpo,

utilizza il suo occhio puntiforme per avere una risoluzione e una sensibilità direzionale migliore.

uses this pinhole eye for improved resolution and directional sensing.

Although the pinhole eye allows for simple images,

Nonostante l'occhio puntiforme permettesse già la visione di immagini semplici

the key step towards the eye as we know it is a lens.

la svolta decisiva nell'evoluzione dell'occhio come lo conosciamo oggi è stata la comparsa della lente

This is thought to have evolved

Si ritiene che lo sviluppo sia avvenuto

through transparent cells covering the opening to prevent infection,

da cellule trasparenti che rivestivano il foro ottico per prevenire infezioni,

facendo in modo che l'interno dell'occhio si riempisse di una sostanza liquida

allowing the inside of the eye to fill with fluid

that optimizes light sensitivity and processing.

che ottimizza la sensibilità alla luce e la sua elaborazione.

Le proteine del cristallino che si formarono sulla superficie

Crystalline proteins forming at the surface

created a structure that proved useful

crearono una struttura che si rivelò utile

in focusing light at a single point on the retina.

per convogliare il fascio di luce in un solo punto della retina.

It is this lens that is the key to the eye's adaptability,

Questa lente è proprio la chiave della flessibilità dell'occhio

changing its curvature to adapt to near and far vision.

perché adatta la sua curvatura per vedere gli oggetti vicini e lontani.

This structure of the pinhole camera with a lens

La struttura a camera oscura con la lente

served as the basis for what would eventually evolve into the human eye.

servì come base per quello che poi si sarebbe trasformato nell'occhio umano.

Further refinements would include a colored ring, called the iris,

Ulteriori perfezionamenti furono l'iride, un anello colorato

that controls the amount of light entering the eye,

che controlla la quantità di luce che entra nell'occhio,

a tough white outer layer, known as the sclera,

la sclerotica, uno strato esterno bianco e rigido

to maintain its structure,

che serve a stabilizzare la struttura dell'occhio,

and tear glands that secrete a protective film.

e le ghiandole lacrimali, che secernono una pellicola protettiva.

But equally important

Altrettanto importante è stata

was the accompanying evolution of the brain,

la concomitante evoluzione del cervello

with its expansion of the visual cortex

che, con lo sviluppo della corteccia visiva,

to process the sharper and more colorful images it was receiving.

è stata in grado di elaborare le immagini più definite e colorate captate dall'occhio.

Oggi sappiamo che l'occhio è tutt'altro che un capolavoro dell'ingegneria

We now know that far from being an ideal masterpiece of design,

our eye bares traces of its step by step evolution.

perché mostra i segni della sua evoluzione per tappe.

For example, the human retina is inverted,

Per esempio, la retina nell'uomo è al contrario,

with light-detecting cells facing away from the eye opening.

con i fotorecettori rivolti verso l'interno dell'occhio.

This results in a blind spot,

Il risultato è un punto cieco,

where the optic nerve must pierce the retina

proprio dove il nervo ottico deve attraversare la retina

to reach the photosensitive layer in the back.

per raggiungere lo strato fotosensibile posteriore.

The similar looking eyes of cephalopods,

Gli occhi dei cefalopodi invece,

which evolved independently,

che hanno avuto un'evoluzione separata,

have a front-facing retina, allowing them to see without a blind spot.

hanno la retina rivolta verso l'esterno e la loro vista non ha punti ciechi.

Other creatures' eyes display different adaptations.

Gli occhi di altri animali ancora mostrano diversi tipi di adattamento.

Anableps, the so called four-eyed fish,

Negli Anablepidi, i cosiddetti pesci quattrocchi,

have eyes divided in two sections for looking above and under water,

gli occhi sono divisi in due parti per poter guardare sopra e sott'acqua,

perfect for spotting both predators and prey.

e sono perfetti per individuare predatori e prede.

Cats, classically nighttime hunters, have evolved with a reflective layer

Nei gatti, predatori tipicamente notturni, si è sviluppato uno strato riflettente

maximizing the amount of light the eye can detect,

che aumenta la quantità di luce percepibile dai loro occhi

dando loro una vista notturna eccezionale oltre a quella tipica luminescenza.

granting them excellent night vision, as well as their signature glow.

These are just a few examples of the huge diversity of eyes in the animal kingdom.

Questi sono solo alcuni esempi dell'enorme varietà di occhi nel regno animale.

So if you could design an eye, would you do it any differently?

E allora, se dovessimo progettare un occhio lo faremmo diverso da questi?

This question isn't as strange as it might sound.

La domanda non è così strana come potrebbe sembrare.

Today, doctors and scientists are looking at different eye structures

Oggi medici e scienziati biomeccanici studiano le diverse strutture ottiche

to help design biomechanical implants for the vision impaired.

per progettare i trapianti sui non vedenti.

And in the not so distant future,

In un futuro non troppo lontano

the machines built with the precision and flexibilty of the human eye

le macchine costruite grazie alla precisione e alla flessibilità dell'occhio umano

may even enable it to surpass its own evolution.

potrebbero anche andare oltre l'evoluzione naturale dell'occhio.