1月22日，云南大学科研团队在《自然》发表研究成果，证实距今约5.18亿年的最早脊椎动物昆明鱼类，其位于头顶的松果体复合体具备与侧眼相同的成像功能，早期脊椎动物或曾拥有“四只眼睛”。
▲具有四个相机型眼的昆明鱼类复原图
在现生脊椎动物中，视觉主要依靠头部两侧的一对眼睛。而在鱼类、两栖类和爬行类等动物中，位于头顶的松果体复合体常被称为“第三只眼”，主要承担感光和调节昼夜节律的功能，并不具备成像能力。长期以来，侧眼与松果体复合体是否具有共同起源、二者在演化过程中如何分化，一直是演化生物学领域的重要争议问题。
此次研究中，云南大学生命科学学院脊椎动物演化中心徐星院士团队联合古生物研究院丛培允团队，对澄江生物群中两种昆明鱼类化石——海口鱼和昆明鱼类未定种的新标本，开展了系统研究。这两类化石被认为是目前已知最早的脊椎动物。
研究人员发现，在昆明鱼类化石中，除了左右两侧的眼睛外，在两眼之间还保存有一对较小的黑色圆形结构。通过多种分析手段，团队确认，这些结构与侧眼一样，均以有机碳膜形式保存，并富含黑色素相关的微结构，其形态和尺寸与现生脊椎动物眼睛中的视网膜色素结构高度一致。
进一步研究显示，这些黑色结构内部存在典型的黑素体特征，且在侧眼和中间结构中均发现了符合脊椎动物视网膜特征的黑素体组合。化学分子层面的分析结果也显示，这些化石中保存的有机信号与现生脊椎动物眼睛中的黑色素高度相似，排除了细菌污染或其他有机残留的可能。
更为关键的是，研究人员在这些结构中还发现了与晶状体相对应的保存痕迹，其位置和大小与相机型眼中晶状体和视网膜的关系相符。所以，无论是左右两侧的眼睛，还是位于中间的黑色圆形结构，均具备形成清晰影像所需的基本解剖条件。
研究人员还对寒武纪中期布尔吉斯页岩生物群中的另一种早期脊椎动物化石进行了对比分析，发现其同样具有一对侧眼和一对较小的松果体眼，进一步支持了这一结论。
研究认为，在寒武纪环境剧烈变化、捕食关系逐渐形成的背景下，体型小、防御能力有限的早期脊椎动物，可能通过更复杂的视觉系统来提高生存能力。随着演化推进，这对松果体眼的视觉功能逐渐退化，最终演变为现生脊椎动物中主要调节昼夜节律的松果体。
这一发现，为理解脊椎动物视觉系统的起源与演化提供了关键证据，也为研究寒武纪生命大爆发时期动物之间的生存竞争打开了新的视角。
该研究得到了云南省科技领军人才项目、云岭学者项目及国家自然科学基金项目的支持。
开屏新闻记者 杨质高 实习生 施雨
一审 孙琴霞
责任编辑 猫恩泊
责任校对 吕世成
主编 林舒佳
终审 编委 李荣