Silmä on pyöreä elin, joka valoa vastaanottaen mahdollistaa näkemisen. Se on näköjärjestelmän ensimmäinen osa ja lähes jokaisella eliöllä on jonkinlainen silmä: noin 97 prosentilla eläimistä on silmät. Kuvantarkkoja, eli tarkkoja kuvia tuottavia silmiä esiintyy esimerkiksi nilviäisillä, nilviäisillä, selkärankaisilla, selkärangattomilla ja niveljalkaisilla.

Rakenne ja pääosat

Silmän ulkoiset ja sisäiset osat yhdessä tuottavat kuvan. Keskeisiä rakenteita ovat:

  • Sarveiskalvo (cornea) – kirkas etukalvo, joka taittaa suurimman osan tulosäteistä.
  • Valkuaiskalvo (sclera) – silmän valkoinen tukirakenne.
  • Iiris – värillinen rengas, joka säätelee pupillin kokoa.
  • Pupilli – aukko, jonka kautta valo pääsee silmään; sen kokoa säätelee iiriksen lihas.
  • Linssi – joustava rakenne, joka hienosäätää kuvan tarkennusta; toimii kuin kameran linssi.
  • Kapseli- ja sädekehälihakset (silmän mukautuminen) – lihaksia, jotka litistävät tai pyöristävät linssiä fokusoimista varten.
  • Lasiaisruoho (lasiaine) – geelimäinen täyte silmän takaosassa.
  • Verkkokalvo (retina) – valoherkkä hermokudos, jossa sijaitsevat aistinsolut; se muuntaa valon sähköiseksi signaaliksi.
  • Näköhermo – välittää verkkokalvon signaalit aivoihin (näköhermo).

Verkkokalvo ja valon aistiminen

Monilla eläimillä, erityisesti nisäkkäillä, verkkokalvolla on kaksi päätyyppiä aistinsoluja: sauvat ja käpyjä. Sauvat ovat herkkiä himmeälle valolle ja mahdollistavat hämäränäön, kun taas kävyt (konenet) ovat vastuussa värinäön ja yksityiskohtien havaitsemisesta kirkkaassa valossa. Joillakin nisäkkäillä on tiheästi keskittynyt alue, fovea tai makula, jossa resoluutio on suurin.

Toiminta: miten näkö syntyy

Valo kulkee sarveiskalvon ja linssin läpi, taittuu ja muodostaa verkkokalvolle käänteisen kuvan. Verkkokalvon aistinsolut muuntavat valon kemiallisiksi ja sitten sähköisiksi signaaleiksi. Nämä signaalit kulkevat näköhermoa pitkin aivojen takaosaan, joissa ne käsitellään visuaaliseksi havainnoksi (muodot, liike, värit ja syvyys). Lisäksi näköhermojen yhteydessä sijaitseva risti (optinen kiasma) ja aivojen näköalueet yhdistävät tiedon molemmista silmistä syvyys- ja näkökentän muodostamiseksi.

Lajikohtaiset erot ja erikoistumat

Silmien rakenne ja suorituskyky vaihtelevat lajeittain:

  • Suurin osa selkärankaisista ja monilla selkärangattomilla on ns. kameraluokan silmä, joka muodostaa tarkkoja kuvia.
  • Monilla hyönteisillä ja muilla niveljalkaisilla on facetti- eli monisilmä (niveljalkaisilla), joka koostuu lukuisista pienistä yksikköistä; se on erinomainen liikkeen havaitsemisessa ja laajassa näkökentässä.
  • Jotkut lajit näkevät ihmisen näkökentän ulkopuolista valoa: ne voivat havaita ultravioletti- tai infrapunavaloa, mikä auttaa esimerkiksi ravinnon löytämisessä, metsästyksessä tai lajityypin tunnistamisessa.
  • Yöeläimet ovat sopeutuneet pimeään: niillä on usein runsaammin sauvoja, suuremmat silmät suhteessa pään kokoon ja palauttava kerros verkkokalvon takana (tapetum lucidum), joka parantaa valon hyödyntämistä.
  • Päiväaktiivisilla eläimillä voi olla tarkempi värinäkö ja enemmän käpyjä, jolloin ne näkevät yksityiskohtia ja värejä paremmin.

Suojaus, liike ja hienosäätö

Silmää suojaavat luomet, ripset ja kyynelneste, joka kosteuttaa ja puhdistaa pintaa sekä sisältää bakteereja torjuvia aineita. Silmän liikettä ja tarkennusta ohjaavat ulkoiset silmälihakset ja sädekehän lihakset. Ikääntyessä linssin joustavuus vähenee, mikä heikentää lähinäön tarkentumiskykyä (presbyopia).

Silmäsairaudet ja korjaus

Monet ihmiset syntyvät silmäongelmien kanssa tai saavat niitä myöhemmin: yleisiä ovat likinäköisyys (myopia), kaukonäköisyys (hyperopia), hajataitto (astigmatismi), presbyopia, kaihi (silmän linssin sameutuminen) ja glaukooma (kohonnut silmänpaine ja näköhervovaurio). Tarvittaessa henkilö voi käyttää silmälaseja (tai piilolinssejä) näön korjaamiseen; joissain tapauksissa käytetään myös kirurgisia hoitoja, kuten laserleikkausta tai linssin vaihtoa.

Evoluutio ja biologinen monimuotoisuus

Silmän rakenne on kehittynyt monia kertoja eri eliölinjoissa, minkä vuoksi silmissä on runsaasti morfologista vaihtelua ja erikoistumia eri elinympäristöihin. Joissakin lajeissa näkö on lajikehityksen keskeinen aisti, kun taas toisilla se on vähemmän tärkeä, ja muut aistit, kuten haju- tai kuuloaisti, ovat kehittyneet vahvemmiksi.

Kuten eri kameroilla, myös eri silmillä on erilaiset kyvyt: ne voivat poiketa resoluutiossa (kyvyssä erottaa pieniä yksityiskohtia), hämäränäön tehokkuudessa ja värien erotuskyvyssä. Ymmärtäminen siitä, miten silmä toimii ja miten sitä voi hoitaa, auttaa ylläpitämään näkökuntoa ja ehkäisemään näön heikkenemistä.