Is het netvlies dom ontworpen?

Het oog is een knap staaltje ontwerp. Door de nauwe samenwerking van talloze macroscopische en microscopische onderdeeltjes wordt de juiste hoeveelheid licht op de juiste manier gefocust en het oog binnengelaten. Het onderdeel achterin het oog waar we uiteindelijk licht mee kunnen waarnemen is het netvlies. Maar hier is wel iets vreemds mee aan de hand. Het netvlies zit namelijk achterstevoren.

Het netvlies bestaat onder meer uit lichtgevoelige cellen (staafjes en kegeltjes) en zenuwcellen die signalen doorgeven aan de hersenen. Het bijzondere is dat de zenuwcellen en zenuwbanen aan de voorkant over het netvlies heen lopen. Dat is dus aan de kant waar het licht vandaan komt. Met andere woorden: het licht moet eerst door de zenuwbanen dringen voordat het de lichtgevoelige staafjes en kegeltjes bereikt (zie Afbeeldingen 1 en 2).

Afbeelding 1 De opbouw van het oog. Het licht moet eerst door de zenuwbanen heen (geel), voordat het op het lichtgevoelige deel van de staafjes en kegeltjes valt.

Afbeelding 2 Zeer schematische weergave van het netvlies. De pijlen geven de richting van het licht aan. De linker afbeelding laat zien hoe je zou verwachten dat een optimaal ontwerp in elkaar zit: het licht valt direct op de lichtgevoelige cellen, en het signaal wordt vervolgens via de zenuwbanen doorgegeven naar de hersenen. Rechts zie je de werkelijke situatie: het licht moet eerst door de zenuwbanen vallen, voordat het bij de lichtgevoelige cellen kan komen. Het lijkt er dus op dat het netvlies achterstevoren zit. Zou een intelligente Ontwerper niet voor de linker optie hebben gekozen?

Je zou zeggen dat dit een rare constructie is. Het is alsof je een camera hebt waarbij de bedrading over de lichtgevoelige plaat heen ligt, waardoor het licht de plaat moeilijker kan bereiken. Niet alleen liggen de zenuwbanen in de weg voor het binnenkomende licht, de zenuwbanen moeten bovendien op één of andere manier door het netvlies heen naar achteren. De uiteindelijke bestemming van de zenuwen is namelijk de hersenen, en die liggen achter het netvlies. Dus bevat het netvlies een plek waar alle zenuwbanen doorheen lopen en waar dus geen ruimte is voor staafjes en kegeltjes: de blinde vlek.

Slecht ontwerp?

In eerste oogopslag lijkt het netvlies dus nogal dom ontworpen. Zou het niet veel logischer zijn als de lichtgevoelige onderdelen aan de voorkant lagen en de zenuwbanen aan de achterkant? Dan zouden ze het licht niet blokkeren en zou er ook geen blinde vlek zijn. Veel mensen denken dan ook dat het omgekeerde netvlies een voorbeeld is van dom ontwerp. Dit pleit volgens hen dus tegen een Ontwerper en voor evolutie. De bekende atheïst Richard Dawkins schijft daar over: “… het is niet gewoon een slecht ontwerp, het is het ontwerp van een volslagen idioot.”

Maar als je beter kijkt, is er feitelijk helemaal geen sprake van dom ontwerp. De zenuwbanen zijn zeer transparant en je ondervindt geen hinder van de omgekeerde oriëntatie van het netvlies. Er vindt amper tot geen weerkaatsing, lichtbreking of lichtspreiding plaats. En de blinde vlek ligt vrij ver bij de visuele as vandaan en beslaat minder dan 0,25% van het visuele veld. De meeste mensen zullen nog nooit iets gemerkt hebben van hun blinde vlek (Afbeelding 3 brengt daar verandering in). Je ogen werken dan ook uitstekend, en je kunt er normaal gesproken heel scherp mee zien.

Afbeelding 3 Normaalgesproken merk je nooit iets van je blinde vlek. Maar door naar deze afbeelding te kijken kun je je blinde vlek detecteren. Begin op 30 centimer afstand van het scherm. Sluit je rechteroog en focus met je linkeroog op het sterretje. Beweeg nu je hoofd langzaam richting het scherm, terwijl je blijft focussen op het sterretje. Plotseling zal het bolletje verdwijnen. Als je nog dichterbij komt, zal het bolletje weer verschijnen. Je kunt de test ook doen met je rechteroog. Focus in dat geval op het bolletje. (Het zou kunnen dat het scherm van een smartphone te klein is voor deze test.)

Redenen voor de omgekeerde oriëntatie van het netvlies

Bovendien zijn er goede redenen om het netvlies achterstevoren te plaatsen. Om die redenen te begrijpen moet je iets gedetailleerder naar de lichtgevoelige kegeltjes en staafjes kijken.

De lichtgevoelige kegeltjes en staafjes bevatten grote aantallen membraanschijfjes. In de schijfjes zitten pigmenten die licht kunnen absorberen. Aan de voorkant van de staafjes en kegeltjes worden voortdurend nieuwe schijfjes geproduceerd, die dan vervolgens geleidelijk richting de achterkant van de lichtgevoelige cellen bewegen. Tegen de tijd dat de schijfjes de achterkant van de staafjes en kegeltjes bereikt hebben, zijn ze aan vervanging toe. Ze worden dan ‘opgegeten’ door het retinaal pigment epitheel (RPE; de cellen waaruit het netvlies bestaat). Het RPE helpt dan met het recyclen van de grondstoffen waaruit de schijfjes bestaan, zodat er aan de voorkant van de staafjes en kegeltjes weer nieuwe licht absorberende schijfjes kunnen worden aangemaakt.

Het RPE heeft een zware taak. Naast dat het helpt bij de recycling van de pigmentschijfjes, voert het ook afvalstoffen van de lichtgevoelige cellen af, absorbeert het overtollig licht en is het de leverancier van voedingsstoffen voor de staafjes en kegeltjes. Om zijn werk te kunnen doen, is het essentieel dat het RPE in nauw contact staat met het vaatvlies. Het vaatvlies is een laag met bloedvaatjes die de aan- en afvoer van stoffen voor het RPE faciliteert.

Nu je dit weet kun je begrijpen dat de omgekeerde oriëntatie van het netvlies cruciaal is voor het functioneren van het oog. Het RPE moet direct naast de pigmentschijfjes zitten om die te kunnen recyclen. En het vaatvlies moet daar weer direct aan grenzen. Als de zenuwbanen aan de achterkant van het netvlies zouden zitten, dan zou daar geen ruimte zijn voor het RPE en het vaatvlies. Dan zouden het RPE en het vaatvlies vóór het netvlies moeten liggen, in plaats van erachter. En dat zou de lichtinstraling véél meer belemmeren dan die transparante zenuwbanen. Vooral het vaatvlies zou veel meer licht blokkeren, want dat zit vol rode bloedcellen.

Optische vezels

Maar zijn die zenuwbanen die over het netvlies lopen dan toch niet enigszins hinderlijk? Het zal het beeld toch op z’n minst een beetje vertroebelen? Daar is een hele mooie oplossing voor bedacht…

Het is reeds lang bekend dat zich tussen de zenuwbanen cellen bevinden die cellen van Müller worden genoemd. Dat zijn langwerpige cellen die in de straalrichting van het licht liggen. Nog niet zo lang geleden is ontdekt dat deze cellen fungeren als optische vezels (net als bijvoorbeeld glasvezelkabels). Ze vangen vóór de zenuwbanen het licht op, en geleiden het naar de lichtgevoelige cellen achter de zenuwbanen. Hierbij vindt er nauwelijks weerkaatsing, lichtbreking of lichtspreiding plaats op de route langs de zenuwbanen (zie Afbeelding 4).

Afbeelding 4 De cellen van Müller zorgen ervoor dat het licht onverstoord de lichtgevoelige delen van de staafjes en kegeltjes bereikt.

Het briljante ontwerp van de cellen van Müller brengt verschillende voordelen met zich mee:

  • De cellen van Müller hebben aan de bovenkant de vorm van een trechter, waardoor ze extra veel licht opvangen.
  • Ze filteren ultraviolet en infrarood licht, die je toch niet kunt zien en zelfs schadelijk kunnen zijn.
  • Binnenin het oog kan zich strooilicht bevinden: licht dat binnen het oog al een paar keer is gereflecteerd. Door de cellen van Müller lekt deze ruis weg, terwijl het licht dat direct door de pupil komt meteen naar de staafjes en kegeltjes wordt geleid.
  • Als licht door een lens valt, vindt er kleurschifting plaats. Dit komt doordat verschillende kleuren licht niet op dezelfde manier gebroken worden als ze door een lens vallen. Dankzij hun trechtervormige bovenkant verzamelen de cellen van Müller de geschifte kleuren en focussen ze de kleuren weer richting hetzelfde kegeltje.

Geniaal ontworpen

Al met al kun je vaststellen dat het oog verre van dom is ontworpen. Het zit juist geniaal in elkaar. Er zijn duidelijke redenen waarom het netvlies omgekeerd moet zitten om te kunnen functioneren. Het kleine nadeel dat daardoor ontstaat, wordt meer dan gecompenseerd door het ingenieuze ontwerp van de cellen van Müller.

Share