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寒武紀
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5.2億年前動物已進化出“好視力”

　　眼睛的起源與演化一直是科學界為之著迷的科學問題。眼睛具有令人費解的精細結構和撲朔迷離的演化歷程。達爾文在其著作《物種起源》中，對於眼睛的進化是否也適合自然選擇理論發出了這樣的感慨：“如果假定眼睛能由自然選擇而形成，我坦白承認，這種說法聽起來確實有點荒誕不經。”

然而，早期後生動物眼睛的出現和演化也被認為是“寒武紀生命大爆發”的重要推動因素之一。不幸的是，由於眼睛主要由軟體組織構成，它很難像骨骼那樣形成化石保存下來，尤其是早期生命演化階段，化石更是極其稀少。這使得眼睛的誕生和演化過程長期以來一直是未解之謎。

　　近日，我所趙方臣副研究員和朱茂炎研究員等在寒武紀澄江生物群化石的發掘和研究中，發現了保存完好的複眼化石。該化石複眼由多達2000 個小眼構成，並具有相對大的小眼組成的敏銳帶，這種複眼特徵已經與現生具有高清晰圖像解析能力的昆蟲或甲殼動物的眼睛十分相似。是最早的關於後生動物複眼的宏觀證據，表明在寒武紀生命大爆發多門類生物出現的同時，其精細的神經結構也已經演化到驚人的階段，揭示了寒武紀早期節肢動物已經擁有高度發達的視力。

該研究同時對澄江生物群中具有眼睛物種進行了統計分析，結果顯示具有眼睛的動物90% 以上都為節肢動物，它們大多都是主動獵食者，主控著整個寒武紀海洋（節肢動物占到整個動物群40% 以上）。這一結果支持了眼睛的出現和復雜化是促使生物多樣性增加以及生存競爭和捕食壓力增加的一個重要因素。來自澄江生物群的化石揭示了寒武紀動物已經擁有多樣和復雜的眼睛，表明在寒武紀時期動物身體形態革新的同時，其內部神經器官也進化到了新的階段，凸顯了寒武紀生命大爆發的快速性。寒武紀澄江生物群也為進一步揭示眼睛起源與進化提供了難得的研究材料。

　　相關成果近期發表在Nautre出版集團旗下的國際綜合性學術期刊Scientific Reports上。研究獲得了中國科學院知識創新工程方向性項目，國家重點基礎研究發展計劃項目和國家自然科學基金的資助。　　

　　論文相關信息：Zhao Fangchen, Bottjer D., Hu Shixue, Yin Zongjun, Zhu Maoyan. 2013. Complexity and diversity of eyes in Early Cambrian ecosystems. Scientific Reports. 3, 2751; DOI:10.1038/srep02751.

Cindarella eucalla擁有一對高度發達的複眼

Cindarella eucalla頭部眼睛的複原圖

澄江生物群中其它具有眼睛的動物代表

[ 本帖最後由寒武紀於 2013-10-11 01:08 AM 編輯 ]

寒武紀:生命的伊甸園

2013-10-11 01:07 AM

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The eyes are indicated by an arrow. (a) Lobopod Hallucigenia fortis (RCCBYU 10248, YU) has a pair of sessile eyes composed of at least two visual units (ommatidia), interpreted as pigment cups12. (b) Vertebrate Haikouichthys ercaicunensis (HZ-f-12-127, YGSK) has a pair of eyes identified by Shu et al.16. (c) Mollusc Petalilium latus (158642, NIGPAS) with two camera-type eyes, which are attached by short stalks to the latero-ventral surface of the head32. (d) Bivalved arthropod Isoxys auritus with a pair of large eyes, projecting from the body and showing a flexible eye-stalk, the ommatidial lens distinguished by Schoenemann and Clarkson14. (e) Cambrian apex predator Anomalocaridids Amplectobelus sumbrachiata (ELRC 21002, NIGPAS) supposedly has a pair of enormous compound eyes with acute vision30. (f) Trilobite Eoredlichia intermedia (158643, NIGPAS) eyes typically sessile, crescentic, with inflated palpebral lobe ridges running toward front of glabella. Scale bars: (a) 5 mm; (b–f) 1 cm. [Panel (a) courtesy of X.-G. Hou, Yunnan University, Kunming, China (YU); panel (b) courtesy of H.-L. Luo, Yunnan Institute of Geological Sciences, Kunming, China (YGSK); panel (c), (d), (e), (f) are from Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, China (NIGPAS).]