6億年前，我們的祖先可能只有一隻眼睛
人有左右各一隻眼睛，能接收光線，將信號傳遞給大腦；由大腦分辨出顏色、形狀和物體的運動，讓我們看見周圍的世界。但如果把時間撥回大約6億年前的寒武紀，我們的祖先可能並沒有這樣一雙眼睛。
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瑞典隆德大學和英國薩塞克斯大學研究人員最近提出了一個新的演化模型，發表于《當代生物學》（Current Biology）上，他們認為：最早的脊椎動物祖先可能曾經擁有一個位於頭部中央的「獨眼」。這個古老的感光器官後來可能一分為多，參与形成了今天的左右兩隻眼睛，而它的另一部分甚至可能演化成了位於大腦深處、負責調節睡眠的松果體。
不過，研究人員並沒有找到6億年前「獨眼動物」的化石。這套故事是研究人員通過對比不同動物的感光細胞、視覺器官和神經迴路，還原出脊椎動物眼睛的演化假說，而不是已經被完全證實的歷史。
沒有那隻遠古動物的直接化石證據，這段歷史仍然需要未來的研究進一步檢驗。｜ADAM
故事要從一種假想中的遠古動物說起。它可能生活在大約6億年前的海洋中，身體小巧，形似蠕蟲。動物在海洋中遊動，擁有分佈在頭部兩側的雙眼最利於觀察方向和躲避天敵。研究團隊推測，這隻古老小蟲更早期的演化史中，它可能確實擁有分佈在兩側的「雙眼」，或者至少是兩簇能感光的細胞。
但後來，這種小蟲改變了生活方式，它們鑽進泥沙里潛伏起來，通過過濾海水中的浮游生物維生，不再需要四處遊動尋找獵物，過上了「宅蟲」生活。既然兩側的眼睛已經沒那麼有用了，維持它們就成了額外的成本。經過漫長的演化，原本位於頭部兩側的感光結構可能逐漸退化，只剩下頭部中央的一小團感光細胞，演化成了一個結構簡單的「中眼」。
這隻蜥蜴頭部中央的白色點是中眼。由於照片是從背後拍攝的，所以看不到它原本的眼睛。｜Bruno Frías Morales / Wikimedia Commons
中眼雖然不像人眼那樣能夠形成清晰圖像，更像一個光線探測器，但對小蟲來說也夠用了。它只要知道哪裡更亮、哪裡更暗，或者判斷自己是不是翻了個身、哪個方向是上方，就能獲得生存優勢。
轉折發生在數百萬年後，這群小蟲的後代決定重返海洋，重新開啟主動遊動的生活。要捕食、避障、躲避天敵，它們再次迫切需要一套能夠感知立體方向和圖像的高級視覺系統。不過，演化並不一定需要從零開始製造一套新的眼睛。研究人員提出，原本保留下來的中眼及其相關神經迴路，被重新利用和改造，向兩側拓展、分化，最終發育成早期的左眼與右眼網膜。
生活方式的反覆推動了脊椎動物眼睛的獨特進化。｜G. Kafetzis
這個理論模型也能解釋一個長期以來讓科學家感到奇怪的問題：為什麼脊椎動物的眼睛，與昆蟲、烏賊等動物的眼睛在結構和發育方式上差異如此巨大？關鍵就在於視網膜從哪裡來。
人的視網膜位於眼球後方，是一層能夠感受光線的神經組織。視網膜中的感光細胞把光轉換成電信號，再由其他神經細胞對這些信號進行初步處理，最後傳向大腦。在胚胎髮育過程中，脊椎動物的視網膜實際上是從大腦組織向外生長形成的。而昆蟲和烏賊的眼睛，則是從頭部表面的皮膚組織發育而來。原因就在於，我們的網膜原本就是中央腦區那個古老「中眼」的一部分。
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這個新模型還揭示了人類網膜內部複雜的神經迴路是如何拼合而成的。
在我們視網膜里，用來將光線轉化為電信號的視桿細胞和視錐細胞，屬於纖毛感光細胞系。而在它們身邊協助處理圖像信號並傳回大腦的神經節細胞、無長突細胞和水平細胞，則在演化上歸屬於另一種橫向感光細胞系。
在許多其他無脊椎動物身上，這兩套細胞系分別屬於兩套完全獨立的感光系統。但在6億年前那隻小蟲的中眼中，這兩套細胞就已經組合在同一個器官里了。當演化將中眼重組為網膜時，便順理成章地將這兩套原本獨立的細胞系統整合進了同一套複雜的圖像處理迴路中。
在一些文化中，松果體被稱為「第三隻眼」。｜Wikimedia
並且，那個遠古的「獨眼」沒有完全分裂成左右網膜。它的另一部分至今依然埋藏在大腦內部——松果體。
在許多脊椎動物中，位於大腦中的松果體本身就具有感光能力，可以接收光線信息，並參与調節晝夜節律。人類的松果體雖然不能像真正的眼睛一樣直接感知外界光線，但它會分泌褪黑素。天黑后，人體內的褪黑素水平通常會上升，幫助身體進入更適合睡眠的狀態；白天受到光照時，褪黑素分泌則受到抑制。
如果這套演化模型最終得到更多證據支持，這意味著，我們今天既能用雙眼看清周圍的世界，又會在天黑后感到睏倦，這兩件事其實都能追溯到大約6億年前的一套古老感光系統。
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