脊椎動(dòng)物的視覺(jué)主要由一對(duì)側(cè)面成像的“照相機(jī)”型眼睛調(diào)節(jié)，在非哺乳動(dòng)物脊椎動(dòng)物中由背側(cè)松果體復(fù)合體(松果體和松果體旁器官)作為感光和/或內(nèi)分泌器官補(bǔ)充。松果體復(fù)合體與側(cè)眼有著共同的遺傳和胚胎學(xué)基礎(chǔ)，都來(lái)源于間腦發(fā)育過(guò)程中的外翻。

2026年1月21日，云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院脊椎動(dòng)物演化中心徐星院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合古生物研究院叢培允團(tuán)隊(duì)在Nature在線發(fā)表題為“Four camera-type eyes in the earliest vertebrates from the Cambrian Period”的研究論文，該研究證實(shí)寒武紀(jì)最早的脊椎動(dòng)物有四只相機(jī)型的眼睛。

該研究不僅在側(cè)眼發(fā)現(xiàn)了一個(gè)發(fā)達(dá)的視網(wǎng)膜和晶狀體，還在兩個(gè)較小的背側(cè)器官中發(fā)現(xiàn)，這些器官的位置對(duì)應(yīng)于約518Ma Chengjiang生物群中的兩種myllokunmingid種的松果體復(fù)合體。該結(jié)果揭示了松果體復(fù)合體的起源及其在脊椎動(dòng)物中的視覺(jué)功能，表明最早的脊椎動(dòng)物擁有四只“照相機(jī)”型眼，顯示出其成像視覺(jué)系統(tǒng)中意想不到的復(fù)雜性。

自達(dá)爾文時(shí)代起，脊椎動(dòng)物視覺(jué)系統(tǒng)的起源和進(jìn)化就令科學(xué)家們著迷。在所有冠脊椎動(dòng)物中，都有兩個(gè)側(cè)面的“照相機(jī)”式眼睛，盡管一些蜥蜴也有一個(gè)“照相機(jī)”式的頂骨眼，來(lái)自松果體復(fù)合體。Crown脊椎動(dòng)物的側(cè)“照相機(jī)”型眼睛主要由球形晶狀體、視網(wǎng)膜、虹膜和一組眼外肌組成。晶狀體將光線聚焦到半球形視網(wǎng)膜上，產(chǎn)生視覺(jué)信號(hào)，通過(guò)視神經(jīng)傳輸?shù)酱竽X。具有高保存潛力的顯著特征有助于識(shí)別化石脊椎動(dòng)物的“照相機(jī)”型眼睛:富含黑色素的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(RPE)，通常表現(xiàn)為深色斑點(diǎn)，以及晶狀體，具有浮雕效果或作為礦物填充物，因?yàn)槠湎鄬?duì)抗衰老。

具有四個(gè)相機(jī)型眼的昆明魚(yú)類(lèi)復(fù)原圖

最早的潛在“照相機(jī)”型側(cè)眼的例子來(lái)自Middle Cambrian Burgess Shale (約5.05億年前(Ma))的Metaspriggina walcotti，其中保存的視網(wǎng)膜被認(rèn)為是一個(gè)獨(dú)特的半球，晶狀體是一個(gè)輪廓分明的圓形區(qū)域。如果黑色素或黑素體作為RPE存在的證據(jù)，這種解釋將更加合理。在脊椎動(dòng)物眼睛中鑒定的最早黑素體已在加拿大泥盆紀(jì)埃斯庫(kù)米納克地層的一種類(lèi)似無(wú)脊椎動(dòng)物的化石Euphanerops longaevus中報(bào)道，在該地層中，側(cè)眼內(nèi)保存有豐富的黑素體微體，表明存在視網(wǎng)膜。

澄江生物群中兩種鯧科魚(yú)的側(cè)眼和松果體復(fù)合體及其保存的黑素體的一般形態(tài)（圖源自Nature）

該研究描述了兩種已知最早的脊椎動(dòng)物化石(大約5.18億年前)myllokunmingids位于側(cè)眼之間的兩個(gè)色素特征，并將它們解釋為松果體/松果體旁器官。在這兩個(gè)myllokunmingid物種中，松果體復(fù)合體包含豐富的含黑色素的黑素體，與側(cè)眼視網(wǎng)膜色素上皮中的黑素體相同，并具有獨(dú)特的規(guī)則卵形結(jié)構(gòu)，被解釋為晶狀體。結(jié)果表明，側(cè)眼和松果體復(fù)合體可能具有照相機(jī)類(lèi)型的眼睛的功能，能夠形成圖像。因此，該研究提出四只“照相機(jī)”型的眼睛代表了一個(gè)祖先脊椎動(dòng)物的特征，證實(shí)了關(guān)于眼睛和松果體復(fù)合體之間高度同源的假說(shuō)。

云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院脊椎動(dòng)物演化中心博士后雷向通和古生物研究院博士后張思航為論文共同第一作者，古生物研究院叢培允研究員為論文的通訊作者，徐星院士和魏凡副研究員為本文共同作者。參加本研究的還有英國(guó)布里斯托大學(xué)的 Jakob Vinther 博士以及萊斯特大學(xué)的 Sarah Gabbott 教授。本研究中的能量色散 X 射線能譜分析、X 射線光電子能譜分析、拉曼光譜分析和雙束電鏡與透射電鏡分析分別在云南大學(xué)分析測(cè)試中心和電鏡中心完成。本研究得到云南省科技領(lǐng)軍人才項(xiàng)目 (202305AB350006)、云嶺學(xué)者項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (42072019) 資助。

參考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09966-0