从一个凹坑到今天的眼睛，6亿年的进化之路上到底发生了什么？

撰文 / 蒋志刚（中国科学院动物研究所）

在生物进化的过程中，视觉是什么时候出现的？是否所有的动物都有眼睛？动物通过眼睛感知到的世界与我们人类看到的有什么不同？现在就让我们走进眼睛的故事，解答这一切吧！

眼睛的进化之路

在生存竞争中，动物获得的任何一技之长都将提高其生存力，因此，感知周边环境及其中的潜在危险对于动物生存来说至关重要。

在6亿年前寒武纪生命大爆发时期，出现了一些原始动物，它们拥有可以感受光的蛋白斑块，这种光感受器被称为眼斑。这些眼斑能够感受亮度、分辨明暗，但不能分辨光源的方向。后来，多细胞生物中进化出了多细胞眼斑。

之后，生活在光线充足环境中的动物，其眼斑逐渐演化，凹陷成一个浅杯状的凹坑,通过识别射到眼斑特定细胞的光线入射角来判断光源方向。这些低等生物能够根据光敏细胞感知的光强，调节其昼夜生理与行为节律，但它们的光敏细胞不能产生图像。例如，蜗牛有光敏细胞，却不能成像，因此蜗牛仅能区分明暗，以避免阳光直射而脱水。

再后来，眼斑演化形成的凹坑逐渐加深，开口逐渐变小，形成眼孔（即后来眼睛的瞳孔）。光感受器细胞数量增加，形成了一个像针孔相机的原始眼睛，能够模糊区分周边物体的形状。

为保护眼斑，动物眼孔上进化出了包裹眼腔透明液体的透明细胞层。进化中透明层逐渐增厚，演化为眼睛的晶状体，这不仅优化了色彩过滤、阻止了有害辐射，还提高了折射指数。

不同的眼睛，不同的世界

人类有感知红色、绿色和蓝色的视锥细胞。大多数家养动物，包括我们豢（huàn）养的家猫、家狗只有感知绿色和蓝色的视锥细胞，因此它们是红绿色盲，只能将红色和橙色看成浓度不同的绿色。所以，我们看到的色彩斑斓的世界在猫狗的眼里是一个深浅不同的绿调世界。

野生鹿类也如此，它们对蓝光敏感，如果猎手穿的是蓝色牛仔裤，对它们来说就像霓虹灯一样耀眼，但是它们看不见物体的细节，不能分辨不同色彩斑块的迷彩服。鹿的瞳孔大、眼框宽，虹膜反光色素层使得它们有惊人的感知运动物体的能力。

此外，尽管这些动物分辨物体细节的能力不及人类，但它们眼睛中的视杆细胞较多，具有更好的夜视能力。

静态视野是指动物在头部和眼睛静止时可以看到的视图，分为双目前视野和单眼侧视野。不同的动物所具有的视野也不相同。大多数食肉动物双眼位于大脑前部，进化出视域宽阔的双目前视野，能感知深度，有利于它们狩猎。但需要注意，同样是前视野动物，猫的双目视野比狗宽，狗的盲区却比猫小。

而其他动物，尤其是被捕食的动物，为了最大限度地扩大视野，它们的两只眼睛往往位于头部的两侧，且是以单眼侧视野为主。广阔的视野使它们能够更及时地发现接近的捕食者。

眼镜猴

有些动物可以转动头部或眼睛以获得更广阔的视野，例如眼镜猴，它的视野范围很窄，眼睛太大不能在眼窝里旋转，但它的头部可以转动180度，这让它视野很开阔。变色龙有突出的眼睛，可以独立转动，因此它们拥有360度全方位视野。

变色龙

好视力的鸟类动物

鸟类有4种视锥细胞，能看见紫外线，是脊椎动物中视力最好的。猛禽的视力至少比人类好8～10倍，例如在照明良好、背景反衬鲜明时，金雕在高空能看见3千米以外的一只野兔，而游隼能发现在8千米以外的一只鸽子。

猫头鹰最引人注目的是它的一双朝前的大眼睛。猫头鹰的视野大约是110度，其中70度左右是双目视觉。相比之下，人类的视野是180度，其中140度是双目视觉。猫头鹰的眼球固定在颅骨中，不能转动，只能直视前方。但它的头的转动角度可以达到270度，足以弥补这一缺陷。

本文综合整理自《知识就是力量》杂志，原标题《眼睛进化之路与千姿百态的世界》，作者蒋志刚，有删改，原创作品转载请注明来源。