العين البشرية آلية مذهلة قادرة على الكشف عن أي مكان من بضعة فوتونات لأشعة الشمس المباشرة، أو تبديل التركيز من الشاشة أمامك إلى الأفق البعيد في ثلث ثانية. في الواقع، المنشآت المطلوبة لمرونة مثل هذه لا تصدق اعتبروا مرة معقدة جدًا حيث أن تشارلز داروين نفسه اعترف أن فكرة أن هناك تطورات تبدو سخيفة في أعلى درجة ممكنة. ومع ذلك، هذا ما حدث بالضبط بدأ هذا قبل أكثر من 500 مليون سنة مضت قصة أن العين البشرية بدأت مع بقعة ضوء بسيطة، مثل تلك الموجودة في الكائنات وحيدة الخلية مثل الحنديرة. هذه عنقودية البروتينات الحساسة للضوء مربوطة إلى سوط الكائن الحي تنشط عندما تجد الضوء وبالتالي، الغذاء. مثال أكثر تعقيدًا من بقعة الضوء هذه ويمكن العثور عليها في دودة مسطحة، المستورقات. تتحول إلى مقعرة، بدلًا من مسطحة تمكنه من تحسس أفضل لاتجاه الضوء القادم. ومن بين استخداماتها الأخرى، السماح للكائن الحي بالبحث عن الظل والاختباء من الحيوانات المفترسة. وعلى مدى آلاف السنين، كما نمت أكواب الضوء أعمق في بعض الكائنات الفتحة في المقدمة نمت أصغر. وكانت النتيجة تأثير الثقب، والتي زادت بشكل كبير قرار الحد من التشويه من خلال السماح لشعاع رفيع من الضوء فقط بالدخول للعين. النوتيلوس، جد الأخطبوط، يستخدم هذه العين ذات الثقب لتحسين القرارات واستشعار الاتجاهات. بالرغم من أن العين ذات الثقب تسمح لصور بسيطة، الخطوة الأساسية نحو العين كما نعرفها هي العدسة. ويعتقد أنها قد تطورت من خلال خلايا شفافة تغطي الفتحة لمنع العدوى، بالسماح لداخل العين بالامتلاء بالسوائل التي تحسن الحساسية للضوء والمعالجة البروتينات البلورية تتشكل على السطح تنشئ بنية تثبت جدواها في تركيز الضوء عند نقطة واحدة على الشبكية. هذه هي العدسة التي هي مفتاح القدرة على تكيف العين، تغيير انحنائها لتتكيف لتتمكن من الرؤية القريبة والبعيدة. هذه البنية من الكاميرا ذات الثقب مع عدسة تخدم كأساس لما من شأنه في نهاية المطاف أن يتطور إلى عين بشرية. ومزيد من التحسينات تشمل حلقة ملونة، تسمى القزحية، التي تتحكم في كمية الضوء التي تدخل العين، وطبقة خارجية بيضاء متينة، المعروفة باسم الصُّلبَة، للحفاظ على بنيتها، والغدد المسيلة للدموع التي تفرز طبقة واقية. ولكن بنفس القدر من الأهمية كان تطور المرافق من الدماغ، مع توسعها في القشرة البصرية لمعالجة أكثر وضوحًا وتلقي صور أكثر تلوينًا نحن نعرف الآن أنها أبعد ما تكون عن تحفة مثالية التصميم، أعيننا تكشف آثار خطواتها من خلال تطور الخطوة مثلًا شبكية العين البشرية مقلوبة مع الخلايا الكاشفة للضوء المواجهة لفتحة العين، هذه أدى إلى نشوء بقعة عمياء حيث يجب على العصب البشري أن يخترق الشبكية للوصول للطبقة الحساسة في الخلف أعين مشابهة لهذه هي أعين رأسيات الأرجل والتي تطورت بشكل مستقل، لديهم شبكيات أمامية مواجهة تسمح لهم بالرؤية بدون بقعة عمياء عيون المخلوقات الأخرى تعرض تكيفات مختلفة أنبلابس، ما يسمى بالسمكة ذات الأربعة أعين لديها عينان مقسمتان إلى قسمين لتنظر أعلى وأسفل المياه مثالية لاكتشاف الحيوانات المفترسة والفرائس على حدٍ سواء القطط، صيادة ليلية كلاسيكية تطورت أعينها مع طبقة عاكسة تضخم كمية الضوء، لتتمكن العين من الكشف منحها ذلك رؤية ليلية ممتازة، بنفس القدر الذي يتميز به وهج عيونها هذه ليست سوى أمثلة قليلة من بين أمثلة ضخمة لتنوع العيون في المملكة الحيوانية. إذن، إذا كنت تستطيع تصميم عين، هل ستفعل ذلك بأي شكل مختلف؟ هذا السؤال ليس غريبا كما قد يبدو. اليوم، والأطباء والعلماء يبحثون في بنيات العين المختلفة ليساعدوا على تصميم مزروع بيوميكانيكي لضعاف الرؤية وفي المستقبل غير البعيد جدًا، آلات مبنية بدقة ومرونة للعين البشرية قد تتيح لنا تجاوز تطورها الخاص حتى.
The human eye is an amazing mechanism, able to detect anywhere from a few photons to direct sunlight, or switch focus from the screen in front of you to the distant horizon in a third of a second. In fact, the structures required for such incredible flexibility were once considered so complex that Charles Darwin himself acknowledged that the idea of there having evolved seemed absurd in the highest possible degree. And yet, that is exactly what happened, starting more than 500 million years ago. The story of the human eye begins with a simple light spot, such as the one found in single-celled organisms, like euglena. This is a cluster of light-sensitive proteins linked to the organism's flagellum, activating when it finds light and, therefore, food. A more complex version of this light spot can be found in the flat worm, planaria. Being cupped, rather than flat, enables it to better sense the direction of the incoming light. Among its other uses, this ability allows an organism to seek out shade and hide from predators. Over the millenia, as such light cups grew deeper in some organisms, the opening at the front grew smaller. The result was a pinhole effect, which increased resolution dramatically, reducing distortion by only allowing a thin beam of light into the eye. The nautilus, an ancestor of the octopus, uses this pinhole eye for improved resolution and directional sensing. Although the pinhole eye allows for simple images, the key step towards the eye as we know it is a lens. This is thought to have evolved through transparent cells covering the opening to prevent infection, allowing the inside of the eye to fill with fluid that optimizes light sensitivity and processing. Crystalline proteins forming at the surface created a structure that proved useful in focusing light at a single point on the retina. It is this lens that is the key to the eye's adaptability, changing its curvature to adapt to near and far vision. This structure of the pinhole camera with a lens served as the basis for what would eventually evolve into the human eye. Further refinements would include a colored ring, called the iris, that controls the amount of light entering the eye, a tough white outer layer, known as the sclera, to maintain its structure, and tear glands that secrete a protective film. But equally important was the accompanying evolution of the brain, with its expansion of the visual cortex to process the sharper and more colorful images it was receiving. We now know that far from being an ideal masterpiece of design, our eye bares traces of its step by step evolution. For example, the human retina is inverted, with light-detecting cells facing away from the eye opening. This results in a blind spot, where the optic nerve must pierce the retina to reach the photosensitive layer in the back. The similar looking eyes of cephalopods, which evolved independently, have a front-facing retina, allowing them to see without a blind spot. Other creatures' eyes display different adaptations. Anableps, the so called four-eyed fish, have eyes divided in two sections for looking above and under water, perfect for spotting both predators and prey. Cats, classically nighttime hunters, have evolved with a reflective layer maximizing the amount of light the eye can detect, 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. So if you could design an eye, would you do it any differently? This question isn't as strange as it might sound. Today, doctors and scientists are looking at different eye structures to help design biomechanical implants for the vision impaired. And in the not so distant future, the machines built with the precision and flexibilty of the human eye may even enable it to surpass its own evolution.