生物學家爭論了幾十年都無法確定,分屬脊椎動物和無脊椎動物的兩種基本的眼睛結(jié)構(gòu),,是各自獨立地進化出來的還是源于共同的祖先。目前的最新資料顯示,,一種海蟲的眼睛和人眼之間存在意想不到的相似之處,,很可能有共同的進化源頭。
雖然各種動物的眼睛在尺寸和形狀上的差別簡直令人難以置信,,它們實際上卻只歸屬于兩個基本的類型,。科學家發(fā)現(xiàn),,脊椎動物的感光細胞以視桿細胞和視錐細胞為代表,,這和無脊椎動物的眼睛細胞完全不同。同時,,雖然兩種眼睛在“工作”時都用到一系列叫作視蛋白的感光色素,,它們的氨基酸結(jié)構(gòu)卻并不相同。一些科學家堅持認為,雖然現(xiàn)代動物的眼睛存在這樣截然不同的差別,,但它們還是只有一個共同的進化源頭,;另外一些科學家認為,至少無脊椎動物和脊椎動物的眼睛是源于不同的祖先,。
歐洲分子生物學實驗室位于德國海德爾堡,,在這里工作的進化生物學家Detlev Arendt和Joachim Wittbrodt最近也加入了這場“眼睛起源之爭”。之前Arendt發(fā)現(xiàn),,一種5億年來都沒有多少改變的海生動物沙蠶的腦部,,存在一種類似脊椎動物的感光細胞。隨后他和同事一起,,致力于尋找可以說明這些細胞起源和功能的遺傳基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),。
Arendt和Wittbrodt的這項研究顯示,沙蠶腦部的感光細胞有一種幾乎和人類完全一樣的視蛋白色素,。他們還發(fā)現(xiàn)了一些只存在于沙蠶腦部,、而并不存在于沙蠶眼睛中的視網(wǎng)膜同源盒蛋白質(zhì)。這一研究發(fā)表在10月29日出版的《科學》雜志上,,也是首次在無脊椎動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)脊椎動物初生視網(wǎng)膜發(fā)育的關(guān)鍵物質(zhì),。
這一發(fā)現(xiàn)顯示,很早以前的某些動物同時擁有脊椎動物和無脊椎動物視覺系統(tǒng)的一些結(jié)構(gòu),,它們還通過一系列的步驟,,將一些無脊椎動物腦部的感光細胞轉(zhuǎn)化成了脊椎動物的眼睛。Arendt和Wittbrodt據(jù)此認為,,通過其祖先在漫長歲月中的不斷進化,,最后很可能出現(xiàn)了一種名叫Urbilateria的動物,作為脊椎動物和無脊椎動物的共同祖先,,它的體內(nèi)同時存在目前常見的兩種視覺系統(tǒng),。它使動物形成了根據(jù)光線安排作息的“生物鐘”機制,同時促使它們進化出原始的眼睛,。Wittbrodt說:“我們認為兩個系列的感光細胞,,可以回溯到一種細胞類型。”
這一結(jié)論實際上已將脊椎和無脊椎動物的感光細胞和視蛋白歸于同一源頭,。法國蒙彼利埃大學的神經(jīng)學家Alain Ghysen說:“在我們的共同祖先那里,,視覺接受器的形態(tài)學和分子生物學的類型,都已經(jīng)被‘調(diào)置’好了,。”但科學家知道,,“眼睛一源論”到底能否成立,畢竟還需要進一步的討論,。