生物学家争论了几十年都无法确定,分属脊椎动物和无脊椎动物的两种基本的眼睛结构,是各自独立地进化出来的还是源于共同的祖先。目前的最新资料显示,一种海虫的眼睛和人眼之间存在意想不到的相似之处,很可能有共同的进化源头。
虽然各种动物的眼睛在尺寸和形状上的差别简直令人难以置信,它们实际上却只归属于两个基本的类型。科学家发现,脊椎动物的感光细胞以视杆细胞和视锥细胞为代表,这和无脊椎动物的眼睛细胞完全不同。同时,虽然两种眼睛在“工作”时都用到一系列叫作视蛋白的感光色素,它们的氨基酸结构却并不相同。一些科学家坚持认为,虽然现代动物的眼睛存在这样截然不同的差别,但它们还是只有一个共同的进化源头;另外一些科学家认为,至少无脊椎动物和脊椎动物的眼睛是源于不同的祖先。
欧洲分子生物学实验室位于德国海德尔堡,在这里工作的进化生物学家Detlev Arendt和Joachim Wittbrodt最近也加入了这场“眼睛起源之争”。之前Arendt发现,一种5亿年来都没有多少改变的海生动物沙蚕的脑部,存在一种类似脊椎动物的感光细胞。随后他和同事一起,致力于寻找可以说明这些细胞起源和功能的遗传基因和蛋白质结构。
Arendt和Wittbrodt的这项研究显示,沙蚕脑部的感光细胞有一种几乎和人类完全一样的视蛋白色素。他们还发现了一些只存在于沙蚕脑部、而并不存在于沙蚕眼睛中的视网膜同源盒蛋白质。这一研究发表在10月29日出版的《科学》杂志上,也是首次在无脊椎动物体内发现脊椎动物初生视网膜发育的关键物质。
这一发现显示,很早以前的某些动物同时拥有脊椎动物和无脊椎动物视觉系统的一些结构,它们还通过一系列的步骤,将一些无脊椎动物脑部的感光细胞转化成了脊椎动物的眼睛。Arendt和Wittbrodt据此认为,通过其祖先在漫长岁月中的不断进化,最后很可能出现了一种名叫Urbilateria的动物,作为脊椎动物和无脊椎动物的共同祖先,它的体内同时存在目前常见的两种视觉系统。它使动物形成了根据光线安排作息的“生物钟”机制,同时促使它们进化出原始的眼睛。Wittbrodt说:“我们认为两个系列的感光细胞,可以回溯到一种细胞类型。”
这一结论实际上已将脊椎和无脊椎动物的感光细胞和视蛋白归于同一源头。法国蒙彼利埃大学的神经学家Alain Ghysen说:“在我们的共同祖先那里,视觉接受器的形态学和分子生物学的类型,都已经被‘调置’好了。”但科学家知道,“眼睛一源论”到底能否成立,毕竟还需要进一步的讨论。