Das menschliche Auge ist erstaunlicher Mechanismus. Es ermöglicht uns, im Spektrum von wenigen Photonen bis zu Sonnenlicht zu sehen, oder den Fokus vom Bildschirm vor unseren Augen in einer Drittelssekunde auf den Horizont zu richten. Die Struktur, welche diese unglaubliche Flexibilität verlangt wurde als so komplex angesehen, dass selbst Charles Darwin zugegeben hat, nur schon die Idee, so etwas hätte sich entwickeln können, erscheine im höchsten Maße absurd. Doch genau das ist passiert, angefangen vor über 500 Millionen Jahren. Die Geschichte des menschlichen Auges beginnt mit einem einfachen Lichtfleck, wie er in einem einzelligen Organismus wie Euglena vorkommt. Die Häuffung von lichtempfindlichen Eiweißen, die mit dem Flagellum des Orgasismus verbunden sind und aktiviert werden, sobald sie Licht respektive Nahrung finden. Eine komplexere Version eines Lichtflecks findet man beim Plattwurm, die Planarie. Da der Lichtfleck eher gewölbt, anstatt flach ist, wird die Richtung des einfallenden Lichts besser erkannt. Unter anderem ermöglicht diese Fähigkeit sich unter Schatten und vor Räubern zu verstecken. Über Jahrtausende vertieften sich solche Lichtbecher bei einigen Organismen und die Öffnung an der Vorderseite wurde kleiner. Das Ergebnis war ein Nadelloch-Effekt, der die Auflösung extrem erhöhte und Verzerrungen verringerte, weil nur ein Lichtstrahl ins Auge eingelassen wurde. Der Nautilus, ein Vorfahre des Tintenfisches verwendet solche Lochaugen für eine bessere Auflösung und Richtungserkennung. Obwohl das Lochblendenauge einfache Bilder ermöglicht, ist der einscheidende Schritt zum Auge, so wie wir es kennen, ist eine Linse. Es wird angenommen, dass klare Zellen die Öffnung zudecken, um Infektionen zu verhindern, wodurch sich das Innere des Auges mit Flüssigkeit füllen kann, welches die Lichtempfindlichkeit und die Verarbeitung verbessert. Kristalline Eiweiße gebildet an der Oberfläche haben eine nützliche Struktur erschaffen, welche das Licht auf einem einzigen Punkt der Netzhaut fokussieren. Diese Linse ist der Schlüssel zur Anpassungsfähigkeit des Auges, indem sie ihre Krümmung ändert, sich an das Nah- und Fernsehen anzupassen. Diese Aufbau der Lochkamera mit Linse hat später als Basis für die Entwicklung des menschlichen Auges gedieht. Weitere Verbesserungen waren der farbige Ring, die Regenbogenhaut, welche die Lichtmenge kontrolliert, die ins Auge eindringt, eine harte, weiße, äußere Schicht, die Lederhaut oder Sklera, welche die Form aufrechterhält, Tränendrüsen, welche einen Schutzfilm absondern. Aber ebenso wichtig war die gleichzeitige Entwicklung des Gehirns, mit dem Ausbau der visuellen Hirnrinde um die schärferen und farbenfroheren Bilder zu verarbeiten, die es erhielt. Heute wissen wir, dass unser Auge nicht ideal - also kein Meisterwerk ist. Die Spuren seiner Entwicklung sind nachvollziehbar. Die menschliche Netzhaut ist der Augenöffnung abgewandt, das heisst, die lichterkennenden Zellen liegen auf der umgekehrten Seite. Dies führt zu einem blinden Fleck an dem der Sehnerv die Netzhaut durchdringen muss, um zur lichtempfindlichen Schicht der Rückseite zu kommen. Ähnlich aussehende Augen von Kopffüßern, die sich autonom entwickelt haben, haben eine nach vorne gerichtete Netzhaut und sehen somit ohne toten Winkel. Augen anderer Lebewesen zeigen unterschiedliche Anpassungen. Anableps, sogenannte Vieraugen, haben die Augen in zwei Bereiche getrennt, damit sie über und unter Wasser sehen. Ideal, um Raubtiere wie auch Beute zu entdeckte. Bei Katzen, klassischen Jägern der Nacht, hat eine reflektierende Schicht entwickelt welche die wahrnehmbare Lichtmenge des Auges steigert, und den Katzen eine exzellente Nachtsicht sowie das markante Leuchten verleiht. Das sind nur einige Beispiele der enormen Vielfalt der Augen im Tierreich. Wenn Sie also eine Auge entwerfen könnten, würden Sie es anders machen? Diese Frage ist nicht so seltsam, wie sie klingen mag. Heute erforschen Ärzte und Wissenschaftler verschiedene Augenstrukturen, um biomechanische Implantate für Sehbehinderte zu entwickeln. Un in nicht allzu ferner Zukunft könnten Maschinen, die so flexibel und präzise gebaut wurden wie das menschliche Auge, es sogar ermöglichen, die eigene Evolution zu übertreffen.
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.