图①：约5.18亿年前昆明鱼类规复图。丛培允供图

图②：松果体眼在鱼形脊椎动物中的演化默示图。张想航供图

昆明鱼类标本照。雷向通摄

千百年来，东谈主类一直在追问“咱们从那边来”。在物种演化的历史长河中，有诸多出东谈主料到的玄妙藏在化石之中。我国科学家通过对约5.18亿年前昆明鱼类化石的商量，发现早期脊椎动物竟领有4只具备成像功能的“相机型眼”，为见识视觉系统的演化及脊椎动物的发祥提供了全新视角。

本期“院士讲科普”，咱们邀请中国科学院院士徐星，证明早期脊椎动物视觉系统的私有之处，感受人命演化的贤达。

——编 者

脊椎动物主要包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。关于现生脊椎动物来说，它们的视觉主要依靠结构强大的一双“相机型眼”完成，这是辨识外界环境、相助行径，顺利开展觅食、衍生等人命举止最蹙迫的感知系统之一。自达尔文期间以来，脊椎动物眼睛的发良善演化就一直诱骗着科学家的温雅。

我国科学家以详实的花式学与化石分子信号凭证揭示：距今约5.18亿年的昆明鱼类，其松果体复合体（松果体和副松果体的统称）是稀薄的两只具备完满成像功能的“相机型眼”。该商量纵脱历时12年，于本年在海外学术期刊《当然》上在线发表。这为见识脊椎动物视觉系统的演化，以及寒武纪大爆发时期动物门类之间强烈的“武备竞赛”提供了新的视角。

脊椎动物的松果体复合体，可能源于“第三只眼”

现生脊椎动物的视觉，主要开始于头部两侧一双精密的“相机型眼”，由球形晶状体、视网膜、虹膜和一组眼外肌组成。所谓“相机型眼”，是指晶状体将光辉聚焦到半球形视网膜上，产生视觉信号，并通过视神经传递至大脑，其成像旨趣与相机计议。

在东谈主类等哺乳动物的大脑中，有一个内分泌器官叫作“松果体”，主要承担合成并分泌褪黑素、诊疗日夜节拍等功能。然而，在鱼类、两栖类、爬行类等非哺乳类脊椎动物中，松果体和副松果体也具有陋劣的感光功能，一些蜥蜴还领有松果体复合体演化而来的顶眼。因此，科学界存在脊椎动物的“第三只眼”假说，即松果体复合体的“先人”可能是具有视觉功能的眼睛。现存的胚胎学凭证也标明，脊椎动物的侧眼与松果体复合体均发育自计议的胚胎组织间脑，预示二者可能具有计议发祥。

但近百年来，眼睛与松果体复合体之间的更动经过一直贫窭要津凭证，小九体育世界杯中国官网首页成为演化生物学限度悬而未决的蹙迫科常识题。此外，脊椎动物在演化初期究竟用奈何的“眼睛”不雅察寰宇，亦然探索寒武纪大爆发时期脊椎动物行径学与生态适宜的要津盲点。

为寻求谜底，咱们团队辘集云南大学古生物商量院商量员丛培允团队，对澄江生物群中发现的当今已知最早的脊椎动物——距今约5.18亿年的昆明鱼类新标本张开了多技艺技能分析。

约5.18亿年前的昆明鱼类，长着“相机型眼”

不雅察昆明鱼类化石标本，不错发现其侧眼中间存在一双较小的玄色圆形结构。但怎么笃定侧眼及这对圆形结构是“相机型眼”？咱们找到了两部分要津凭证。

领先，团队通过能量色散X射线能谱、X射线光电子能谱和拉曼光谱均分析化石标本，说明昆明鱼类的这对玄色圆形结构以有机碳膜的时势保存。运用扫描电子显微镜等建造，将碳质区域放大10万倍，发现这些碳膜主要由大小为200纳米—1200纳米的椭圆形至长柱形微球体组成。

对比发现，这些微球体的花式、大小，与现生脊椎动物视网膜中的黑素体特征都备一致。现生脊椎动物眼球的各层膜中，同期存在椭圆形和圆柱形两种黑素体，恰是脊椎动物典型视网膜色素上皮中黑素体的组合特征。商量还用双束电镜与透射电镜联用技艺对微球体的超显微结构进行成像，发现这些微球体与黑素体具有访佛的圈层结构。

从花式学的角度，世界杯(中国)咱们找到了昆明鱼类侧眼可能存在视网膜的凭证。但那些黑素体，有莫得可能仅是细菌羞辱或其他有机质团块？

为了证实这些微球体与“眼睛”筹商，团队使用高灵敏度的遨游时分二次离子质谱仪对有机碳膜的因素进行了分析，纵脱裸露昆明鱼类化石中微球体样品的分子指纹与现生蛙类眼睛中的玄色素信号至极访佛，且昆明鱼类的化石样品与其他潜在羞辱源样品不重合。这从化石化学分子信号层面证实，昆明鱼类侧眼和中间体中的微球体为视网膜中富含玄色素的黑素体。

另一个说明“相机型眼”的凭证，是晶状体的发现。在昆明鱼类化石的侧眼至极中间的玄色圆形结构中，存在法例的、边际显然的圆形结构，该结构或保存为浮雕印痕，或发达为碳质互异富集区域。运用低角度光成像、扫描电镜、荧显豁微镜等技艺，商量者说明这一结构的体式、大小和相对位置，都与显生宙其他脊椎动物眼睛化石中保存的晶状体一致。

基于以上凭证，咱们判断，昆明鱼类侧眼之间的玄色结构为松果体眼，保存了富含黑素体的视网膜和晶状体，可能是具有成像功能的“相机型眼”。

商量脊椎动物的发祥，让人命演化的拼图更完满

科学商量，总能发现“随机的惊喜”。在探索化石中怎么保存思经组织的经过中，咱们发现，脊椎动物的鼻祖原本有4只“眼睛”。这样多“眼睛”，有啥用？

想揭开这个谜底，咱们需要温雅寒武纪大爆发时期的地质布景。这一期间的蹙迫特征是快速的环境变化和大批花式更动。其中，捕食联系的出现是鼓动动物感官系统演化的蹙迫生态驱能源。

要知谈，跟昆明鱼类同期代生活的大型捕食者，有体型越过1米的奇虾等动物，而昆明鱼类的长度频繁独一2至3厘米，不管体型照旧属目都处于残障。4只“相机型眼”组成的复杂视觉系统，更利于大意生涯压力。

而在后续演化中，尤其在向有颌类脊椎动物演化的经过中，早期脊椎动物松果体复合体的视觉功能迟缓退化，更动为更动日夜节拍的神经内分泌系统，即当代脊椎动物中的松果体。

这项商量对见识脊椎动物的发祥具有蹙迫意象。在5亿多年前，早期脊椎动物很可能依然存在现生脊椎动物访佛的视觉生理结构。这也预示着，脊椎动物在澄江生物群出现之前，依然阅历了复杂的演化经过，但当今这段演化历程仍处在未知景况。东谈主类要回报“咱们从那边来”的问题，还需要开展更深化的商量。

我国脊椎动耗损石资源至极丰富，从1929年北京周口店北京东谈主头盖骨化石的发现，到频年来带羽毛恐龙化石的发现，经过几代东谈主的坚握，我国粹者为规复人命演化历史提供了大批蹙迫数据，古生物学商量取得一个又一个要紧冲突。

跟着技艺的向上，CT、同步放射等先进的成像技能，为取得更多化石里面信息提供了便利。昔日，咱们将通过学科交叉交融商量，起劲把人命演化的拼图拼得更完满。

（作家为中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古东谈主类商量所长处、云南大学古生物商量院学术院长，本报记者张驰采访整理）

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