古代蜥蜴的化石揭示了第四只眼睛

关于眼睛的进化,早期爬行动物的松果体器官的化石证据能告诉我们什么?
2018年4月10日

采访

Krister Smith博士,德国森肯伯格研究所

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希望我们大多数人都有两只眼睛。但在我们的进化史上,我们可能有更多的基因。现在一些爬行动物仍然有第三只眼睛,它被称为松果体器官,是头部顶部的一个点,对光线做出反应。现在,科学家们发现了一种已经灭绝的蜥蜴,它有第四个眼睛,这是以前在陆地动物身上从未见过的。那么这只眼睛到底是什么,它又会怎样改变我们对眼睛进化的理解呢?乔治亚·米尔斯采访了德国森肯伯格研究所的古生物学家克里斯特·史密斯……

克里斯特——这种蜥蜴的血统大约在5600万年前进入北美,大约在3400万年前在那里灭绝。这是一条巨蜥;它很活跃,聪明,是肉食性动物,身长超过一米。让我们非常惊讶的是,它似乎有四只眼睛,而不是通常的三只。

Georgia -当你说眼睛的时候,我想象的是一个正常的人眼。我猜他们不是那样的所以他们是什么样的人,他们做了什么?

克里斯特:在我们看来,它们和我们的侧眼很不一样,但从另一个意义上说,从解剖学上讲,它们是发育良好的眼睛。你的侧眼实际上是你大脑的一部分松果体器官也是如此。它们是大脑同一部分的产物,至少在蜥蜴身上,它们形成了球状,有晶状体状的层,有角膜,有视网膜状的层,从这个意义上说,它们就是眼睛。它们也能感知光线,它们在头顶上有一个白色的斑点,这使得皮肤能够将光线传输到眼睛。

乔治亚-那这第四只眼睛呢,它现在还存在吗?

克里斯特:事实上,今天只有一小群脊椎动物有四只眼睛,那就是七鳃鳗。它们是无颌鱼,所以它们与我们或我们熟悉的任何硬骨鱼,甚至鲨鱼都是远亲。但是,像蜥蜴一样,它们额外的眼睛在头顶上有一个苍白的斑点。

乔治亚-知道这是干什么用的吗?

克里斯特-这是一件了不起的事情,经过150年的研究,关于哺乳动物以外的生物的松果体器官的功能,还有很多东西需要了解。它们有很多功能,就像哺乳动物一样。它们倾向于帮助调节日常周期,但在较低等的脊椎动物中,松果体器官形成了额外的眼睛,它们还有其他功能。有证据表明,它们能够利用短波长的光,特别是来自天空的短波长的蓝光的偏振来定位自己的地理位置。

Georgia -这听起来真的真的很有用。为什么我头顶上的松果体眼睛没了?

克里斯特:我们知道的一件事是,像今天的哺乳动物一样,头顶上的一只额外的眼睛回到了头骨里。在很多独立的谱系中,想想陆地脊椎动物,它作为第三只眼睛在许多两栖动物,哺乳动物,海龟,鳄鱼,鸟类中消失了;它消失了,我们不知道为什么。

乔治亚-对。我们以前就知道有第三只眼睛,但你会发现爬行动物也有第四只眼睛,这是我们没想到的。证据是什么?你怎么知道这就是你看到的第四只眼睛?

Krister:我们将典型的第三只眼与我们发现的这个新洞进行了比较,这最终导致了我们对大脑这个特殊部位的研究。我们在他的头顶上发现的不是一个洞而是两个洞,这是非常不寻常的,当然,我们做的第一件事就是检查其他标本,以确保这不仅仅是一个标本中的一些奇怪的畸形,事实上,它也发生在其他标本中。它似乎出现在5200万到4900万年前的某个地方,头部的那部分结构数量有限,可能解释了这个额外的洞。所以我们检查了它们,得出结论,松果体器官是唯一的解释。

Georgia -关于这些器官的进化,你的发现告诉了我们什么?

克里斯特:这些器官的进化过程比我们之前认为的要活跃得多。我们曾经认为这是一个非常简单的故事:我们有一个松果体眼,它在许多谱系中平行退化到大脑;然而,我们现在可以说,它比这复杂得多。蜥蜴的第三只眼睛和其他脊椎动物的第三只眼睛不一样,这让我们想到了另一个问题:如果蜥蜴的副松果体取代了松果体,那么我们不知道这是什么时候发生的。每一个活着的陆地脊椎动物,我们知道我们的祖先,哺乳动物的祖先有第三只眼睛,但我们不知道它是哪个器官。

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