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改写教科书!云南大学发布2026 年首篇 Nature

研发家 | 2026-01-23
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脊椎动物的视觉主要由一对侧面成像的“照相机”型眼睛调节,在非哺乳动物脊椎动物中由背侧松果体复合体(松果体和松果体旁器官)作为感光和/或内分泌器官补充。松果体复合体与侧眼有着共同的遗传和胚胎学基础,都来源于间脑发育过程中的外翻。

2026年1月21日,云南大学生命科学学院脊椎动物演化中心徐星院士团队联合古生物研究院丛培允团队在Nature在线发表题为“Four camera-type eyes in the earliest vertebrates from the Cambrian Period”的研究论文,该研究证实寒武纪最早的脊椎动物有四只相机型的眼睛。

该研究不仅在侧眼发现了一个发达的视网膜和晶状体,还在两个较小的背侧器官中发现,这些器官的位置对应于约518Ma Chengjiang 生物群中的两种myllokunmingid种的松果体复合体。该结果揭示了松果体复合体的起源及其在脊椎动物中的视觉功能,表明最早的脊椎动物拥有四只“照相机”型眼,显示出其成像视觉系统中意想不到的复杂性。

自达尔文时代起,脊椎动物视觉系统的起源和进化就令科学家们着迷。在所有冠脊椎动物中,都有两个侧面的“照相机”式眼睛,尽管一些蜥蜴也有一个“照相机”式的顶骨眼,来自松果体复合体。Crown脊椎动物的侧“照相机”型眼睛主要由球形晶状体、视网膜、虹膜和一组眼外肌组成。晶状体将光线聚焦到半球形视网膜上,产生视觉信号,通过视神经传输到大脑。具有高保存潜力的显著特征有助于识别化石脊椎动物的“照相机”型眼睛:富含黑色素的视网膜色素上皮细胞(RPE),通常表现为深色斑点,以及晶状体,具有浮雕效果或作为矿物填充物,因为其相对抗衰老。

最早的潜在“照相机”型侧眼的例子来自Middle Cambrian Burgess Shale  (约5.05亿年前(Ma))的Metaspriggina walcotti,其中保存的视网膜被认为是一个独特的半球,晶状体是一个轮廓分明的圆形区域。如果黑色素或黑素体作为RPE存在的证据,这种解释将更加合理。在脊椎动物眼睛中鉴定的最早黑素体已在加拿大泥盆纪埃斯库米纳克地层的一种类似无脊椎动物的化石Euphanerops longaevus中报道,在该地层中,侧眼内保存有丰富的黑素体微体,表明存在视网膜。

该研究描述了两种已知最早的脊椎动物化石(大约5.18亿年前)myllokunmingids位于侧眼之间的两个色素特征,并将它们解释为松果体/松果体旁器官。在这两个myllokunmingid物种中,松果体复合体包含丰富的含黑色素的黑素体,与侧眼视网膜色素上皮中的黑素体相同,并具有独特的规则卵形结构,被解释为晶状体。结果表明,侧眼和松果体复合体可能具有照相机类型的眼睛的功能,能够形成图像。因此,该研究提出四只“照相机”型的眼睛代表了一个祖先脊椎动物的特征,证实了关于眼睛和松果体复合体之间高度同源的假说。
云南大学生命科学学院脊椎动物演化中心博士后雷向通和古生物研究院博士后张思航为论文共同第一作者,古生物研究院丛培允研究员为论文的通讯作者,徐星院士和魏凡副研究员为本文共同作者。参加本研究的还有英国布里斯托大学的 Jakob Vinther 博士以及莱斯特大学的 Sarah Gabbott 教授。本研究中的能量色散 X 射线能谱分析、X 射线光电子能谱分析、拉曼光谱分析和双束电镜与透射电镜分析分别在云南大学分析测试中心和电镜中心完成。本研究得到云南省科技领军人才项目 (202305AB350006)、云岭学者项目和国家自然科学基金项目 (42072019) 资助。
 
参考信息:
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09966-0
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