发布日期：2026-06-07 13:57    点击次数：89

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图(1)：约5.18亿年前昆明鱼类归附图。丛培允供图

图(2)：松果体眼在鱼形脊椎动物中的演化暴露图。张想航供图

千百年来，东说念主类一直在追问“咱们从那儿来”。在物种演化的历史长河中，有诸多出东说念主料想的好意思妙藏在化石之中。我国科学家通过对约5.18亿年前昆明鱼类化石的照拂，发现早期脊椎动物竟领有4只具备成像功能的“相机型眼”，为阐明视觉系统的演化及脊椎动物的发源提供了全新视角。

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特有之处，感受人命演化的灵巧。

——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风雅的一双“相机型眼”完成，这是辨识外界环境、联接算作，班师开展觅食、养殖等人命行径最病笃的感知系统之一。自达尔文时间以来，脊椎动物眼睛的发源和演化就一直眩惑着科学家的轻柔。

我国科学家以详实的形状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）是额外的两只具备完好成像功能的“相机型眼”。该照拂服从历时12年，于本年在海外学术期刊《当然》上在线发表。这为阐明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热烈的“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，主要开头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”，是指晶状体将清朗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，其成像旨趣与相机换取。

在东说念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、调治日夜节奏等功能。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纯粹的感光功能，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“祖宗”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换取的胚胎组织间脑，预示二者可能具有换取发源。

但近百年来，眼睛与松果体复合体之间的转机经由一直穷困关键凭证，成为演化生物学范畴悬而未决的病笃科知识题。此外，脊椎动物在演化初期究竟用怎样的“眼睛”不雅察寰宇，亦然探索寒武纪大爆发时期脊椎动物算作学与生态顺应的关键盲点。

为寻求谜底，咱们团队贯串云南大学古生物照拂院照拂员丛培允团队，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伸开了多时候妙技分析。

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。但怎样详情侧眼及这对圆形结构是“相机型眼”？咱们找到了两部分关键凭证。

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瓜分析化石标本，证实昆明鱼类的这对玄色圆形结构以有机碳膜的景色保存。欺诈扫描电子显微镜等诞生，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，这些微球体的形状、大小，与现生脊椎动物视网膜中的黑素体特征满盈一致。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。照拂还用双束电镜与透射电镜联用时候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。

从形状学的角度，星空体育中国官网入口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稠浊或其他有机质团块？

为了证实这些微球体与“眼睛”相干，团队使用高灵敏度的遨游时辰二次离子质谱仪对有机碳膜的要素进行了分析，物化剖析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格外访佛，且昆明鱼类的化石样品与其他潜在稠浊源样品不重合。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。

另一个证实“相机型眼”的凭证，是晶状体的发现。在昆明鱼类化石的侧眼过头中间的玄色圆形结构中，存在步调的、角落光显的圆形结构，该结构或保存为浮雕印痕，或发扬为碳质互异富集区域。欺诈低角度光成像、扫描电镜、荧光显微镜等时候，照拂者证实这一结构的景色、大小和相对位置，齐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”。

照拂脊椎动物的发源，让人命演化的拼图更完好

科学照拂，总能发现“偶然的惊喜”。在探索化石中怎样保存思经组织的经由中，咱们发现，脊椎动物的鼻祖底本有4只“眼睛”。这样多“眼睛”，有啥用？

想揭开这个谜底，咱们需要轻柔寒武纪大爆发时期的地质配景。这一时间的病笃特征是快速的环境变化和大齐形状篡改。其中，捕食关系的出现是鼓吹动物感官系统演化的病笃生态驱能源。

要知说念，跟昆明鱼类同期代生活的大型捕食者，有体型卓绝1米的奇虾等动物，而昆明鱼类的长度不异只须2至3厘米，岂论体型照旧明慧齐处于颓势。4只“相机型眼”组成的复杂视觉系统，更利于嘱托糊口压力。

而在后续演化中，尤其在向有颌类脊椎动物演化的经由中，早期脊椎动物松果体复合体的视觉功能迟缓退化，转变为调动日夜节奏的神经内分泌系统，即当代脊椎动物中的松果体。

这项照拂对阐明脊椎动物的发源具有病笃意旨。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，依然资历了复杂的演化经由，但当今这段演化历程仍处在未知气象。东说念主类要陈述“咱们从那儿来”的问题，还需要开展更深刻的照拂。

我国脊椎动物化石资源格外丰富，从1929年北京周口店北京东说念主头盖骨化石的发现，到连年来带羽毛恐龙化石的发现，经过几代东说念主的坚执，我国粹者为归附人命演化历史提供了大齐病笃数据，古生物学照拂取得一个又一个要紧冲破。

跟着时候的逾越，CT、同步放射等先进的成像妙技，为赢得更多化石里面信息提供了便利。改日，咱们将通过学科交叉会通照拂，戮力把人命演化的拼图拼得更完好。

（徐星作家为中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古东说念主类照拂所长处、云南大学古生物照拂院学术院长星空体育中国官网入口，记者张驰采访整理）

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