The evolution of the human eye - Joshua Harvey

目はいかに進化したのか / ジョシュア・ハーヴェイ

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Masaki Yanagishita

The human eye is an amazing mechanism,

人間の目というのは 実にすごい機構です

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

数個の光子から 強烈な直射日光まで捉えることができ

or switch focus from the screen in front of you

目の前の画面から 彼方の水平線まで

to the distant horizon in a third of a second.

焦点を切り替えるのに ３分の１秒しかかかりません

In fact, the structures required for such incredible flexibility

この驚くほどの柔軟性を 実現する構造は

were once considered so complex

かつては極めて 複雑だと考えられ

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

チャールズ・ダーウィン自身 そのようなものが —

seemed absurd in the highest possible degree.

進化によってできたとするのは 極めて考えにくいことを認めています

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

しかしそれがまさに起こったことであり 始まりは５億年以上前に遡ります

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

ヒトの持つの目の起源は 単純な感光点で

such as the one found in single-celled organisms,

ミドリムシのような 単細胞生物に

like euglena.

見ることができます

This is a cluster of light-sensitive proteins

これは感光性の タンパク質の集まりで

linked to the organism's flagellum,

鞭毛に繋がっていて

activating when it finds light and, therefore, food.

"餌"である光の方へ 動き出すようになっています

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

もう少し複雑な形態の感光点が プラナリアのような扁形動物に見られます

Being cupped, rather than flat,

平面的ではなく 凹みになっていることで

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

光の入ってくる方向を より良く識別できます

Among its other uses,

この目のお陰で

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

物陰を見つけて 捕食者から身を隠すことができます

Over the millenia,

長い年月をかけ

as such light cups grew deeper in some organisms,

ある種の生物で このような感光性の凹みが

the opening at the front grew smaller.

より深くなり 開口部が狭まりました

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

結果として ピンホールカメラの仕組みで 解像度が劇的に向上し

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

細い光線だけが目に入るようにすることで 像のゆがみが小さくなりました

The nautilus, an ancestor of the octopus,

タコの祖先であるオウムガイは

uses this pinhole eye for improved resolution and directional sensing.

このピンホール型の目によって 高い解像度と方向性を得ています

Although the pinhole eye allows for simple images,

ピンホール型の目でも 単純な映像は作り出せますが

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

ヒトが持つような目に至る 重要なステップとなるのはレンズです

This is thought to have evolved

レンズが進化する 元になったのは

through transparent cells covering the opening to prevent infection,

感染を防ぐための 開口部を覆う透明な細胞です

allowing the inside of the eye to fill with fluid

それによって目の中を 液体で満たせるようになり

that optimizes light sensitivity and processing.

光への感度や 光の処理能力が向上しました

Crystalline proteins forming at the surface

目の表面に形成された 結晶タンパクは

created a structure that proved useful

網膜の一点に 光を集める上で

in focusing light at a single point on the retina.

効果を発揮しました

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

このレンズが 目の適応性の鍵となるもので

changing its curvature to adapt to near and far vision.

湾曲の度合いを変えることで 近くや遠くに焦点を合わせられます

This structure of the pinhole camera with a lens

このレンズ付き ピンホールカメラ構造が

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

ヒトの目へと進化する 基礎となりました

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

目をさらに 改善する要素として

目に入る光量を調整する 有色の円盤である虹彩や

that controls the amount of light entering the eye,

a tough white outer layer, known as the sclera,

目の構造を支えるしっかりした 白色の外層である強膜や

to maintain its structure,

and tear glands that secrete a protective film.

目の保護フィルムとなる涙を分泌する 涙腺などがあります

But equally important

視覚において目自体と同様に 重要なのが脳の進化です

was the accompanying evolution of the brain,

with its expansion of the visual cortex

視覚野の拡大によって

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

より鮮明で色彩豊かな映像を 処理できるようになりました

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

今では目のデザインが 理想の傑作とはほど遠いことが分かっています

our eye bares traces of its step by step evolution.

目には段階を経た進化の跡が 残されているのです

For example, the human retina is inverted,

たとえばヒトの網膜は 裏返しに付いていて

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

光を感知する細胞が 後ろを向いており

This results in a blind spot,

盲点ができる 原因になっています

where the optic nerve must pierce the retina

感光層に到る視神経を 通すための穴を

to reach the photosensitive layer in the back.

網膜に開ける必要が あるのです

The similar looking eyes of cephalopods,

頭足動物の目は 同じように見ても

which evolved independently,

別個に進化したもので

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

網膜が前向きになっていて 盲点がありません

Other creatures' eyes display different adaptations.

別な適応を 示しているものとして

Anableps, the so called four-eyed fish,

ヨツメウオの目があります

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

水面の上下を見られるよう 目が２つの部分に分かれていて

perfect for spotting both predators and prey.

獲物と捕食者を 同時に探すことができます

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

元々夜行性の狩人である猫は

光の検知力を最大化する 反射層を進化させ

maximizing the amount of light the eye can detect,

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

これが猫の優れた暗視能力と 闇で光る目をもたらしています

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

これらは動物界に見られる 多様な目の例のほんの一部です

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

もし目をデザインすることになったら どんな形態にしようと思いますか？

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

これはそんなに 変な質問ではありません

Today, doctors and scientists are looking at different eye structures

今日では医者や科学者が 目の不自由な人向けの

to help design biomechanical implants for the vision impaired.

生体工学的インプラントをデザインするため 様々な目の構造を検討しています

And in the not so distant future,

それほど遠くない未来に

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

人間の目のような精度と柔軟性を 備えた人工眼球が

may even enable it to surpass its own evolution.

目の進化を凌駕することに なるかもしれません