眼睛——寒武纪生命大爆发的神奇创造

　　寒武纪生命大爆发涌现了一大批新型的澄江动物类群，它们不再像之前的动物那样，安分守己地固守在方寸之间，而是运动了起来。它们或爬行、或蠕动在海底，或游泳、或漂浮在海洋深处。为什么它们能在各自的栖息地嬉戏欢腾呢？关键在于它们拥有了一系列新颖的器官，比如眼睛、外骨骼、口器、附肢、鳃腔、脊索乃至头等，这些器官与视觉系统、消化系统、神经系统、运动系统等一系列动物机能相关联，使得澄江动物类群能够适应新环境，拓展新天地，展现出丰富多彩的生态场景。

　　正是因为有了一双眼睛，有的甚至拥有多对眼睛，寒武纪的动物们才能更好地观察四周、捕食目标、逃离攻击者及危险之地。因此，眼睛对于动物自身的生存及在生命演化史上所显示的意义都是极其重大的。

　　千奇百怪的眼睛

　　眼睛是动物重要的感觉器官，是动物进化史上一个重要创新，它对于动物捕食、运动和感知都有非凡意义。而关于动物眼睛的起源与演化，一直都是科学界为之着迷的问题。澄江动物群的研究表明，动物眼睛最早可以追溯到5.2亿年前寒武纪生命大爆发。

　　动物界里的眼睛种类千奇百怪，人类、苍蝇和乌贼的眼睛都是成对长在头部，海星的眼睛长在腕足末端，扇贝的眼睛成排长在外套膜上，而紫海胆的整个身体就是个大眼睛，更奇特的是箱形水母，它拥有24只眼睛，这些深棕色的眼睛分成四组感棍。

　　有些动物的眼睛只看得到黑白影像，有些动物则能看见所有的颜色，甚至看到人类眼睛所看不见的光；有些动物的眼睛连判断光源的方向都做不到，有的则能看见在好几千米外奔跑的猎物。

　　最小的动物眼睛长在仙女蜂的头上，大小跟阿米巴原虫差不多；最大的动物眼睛长在巨型乌贼身上，跟餐盘一样大。乌贼的眼睛跟人眼一样，其运作原理如同照相机，透过单一水晶体将光线聚集到布满光受器（光受器是吸收光子并将其能量转换成电讯号的细胞）的单一视网膜上。苍蝇的复眼则是将光源分配给数以千计的个别单位，每个单位都有自己的水晶体与光受器。

　　除了这些，动物们的眼睛还有双重对焦式的、镜眼式的、可以同时朝上下左右看的。总之，眼睛世界充满了奥秘，它的前世今生更是令人着迷。

　　那么，寒武纪生命大爆发时代又有哪些稀奇古怪的动物眼睛呢？

　　复眼的天下

　　在澄江动物群中，科学家发现了不同的后生动物有着各种各样的眼睛，包括眼点、复眼、透镜眼与盲眼等，这充分显示了远古生物的多样性趋势。在这其中，90%以上具有眼睛的动物都为节肢动物，它们是寒武纪海洋中最为多样和丰富的类群，种类约占整个动物群40%以上，其中大多都是主动猎食者。

　　复眼是这个时期最常见的视觉形式，生长方式包括固着的和眼柄能活动的两种类型。后者带有较厚的核状透镜，透镜表面突起相当明显，有着更大的表面积，具有相对宽阔的视野。

　　一般来说，复眼就代表着一个色素点，现在视力最发达的昆虫是蜻蜓。在一些动物复眼中的小眼只有数十个的时候，它们只能感知白天和黑夜；当小眼达到100个左右的时候，它们会对物体的运动有敏感性；当小眼超过1000个的时候，它们就能够对于周围的环境有很好地辨识能力，捕食也不再是盲目的而是有目的性的。

　　三叶虫眼睛的奇特和多样性

　　三叶虫是最早出现复眼的动物之一。大多数三叶虫长有全膜眼，全膜眼的眼体很小且互相紧靠，数量多达1.5万个，且全部被一层透明的巩膜所覆盖。少数三叶虫，如镜眼虫长着裂膜眼而不是全膜眼，只有200～700个小眼。长有全膜眼的三叶虫，其幼年期的眼睛很像裂膜眼，所以人们推想，裂膜眼可能是由全膜眼幼态持续发展而来的。寒武纪的三叶虫眼睛四周往往存在眼缝合线，个体死亡或蜕皮时眼睛随之脱落，所以不易在化石中找到。寒武纪以后，三叶虫身上的眼缝合线消失，眼睛直接镶接在颊部，因此能找到的眼睛的化石渐渐增多。

　　灰姑娘虫

　　灰姑娘虫就像当时大多数动物一样，也是生活在海洋的浅海区域，它的猎物是生活在泥质基底的小节肢动物，而它的天敌是当时的海洋霸主—奇虾。灰姑娘虫拥有已知的最早的复眼。在高倍显微镜下，灰姑娘虫的复眼居然由2000多个小眼组成！在这2000多个小眼当中，相对大一些的小眼组成了敏锐带，其精细的神经结构已演化到令人惊叹的地步！这说明寒武纪早期的节肢动物已拥有高度发达的视力。

　　灰姑娘虫的眼睛与人类不同，没有眼皮，而是像螃蟹的眼睛那样，可以收缩。在睡觉时，眼睛能够自动收缩进头甲里；而在需要用眼时，眼睛就像是有个操作杆作支撑，能够伸出头壳，大幅度转动。要知道，现代螃蟹复眼中的小眼只有1000个左右，因此，灰姑娘虫或许比现代的虾和螃蟹视力都要好得多。另外，灰姑娘虫的眼睛还有一个神奇的地方，就是它的视力范围可以达到270度左右，而我们人眼的视力范围大概只在180度左右。

　　其他具有复眼的动物

　　类似灰姑娘虫眼睛结构特征的动物还有奇虾、抚仙湖虫等。尤其是在澳大利亚袋鼠岛发现的奇虾眼睛化石，其复眼是迄今发现的最大的复眼，直径达3厘米，包含16000个小眼。或许正是因为有这么多小眼，奇虾在捕食过程中才能够更为清晰地看清周围环境，牢牢盯住猎物。

　　欧巴宾海蝎长得十分奇葩，整个身体只有一只爪子，而且这只爪子是从脑袋上面长出来的，它的作用并不是为了支撑欧巴宾海蝎的身体，而是为了捕食其他的小虫子。更奇特的是欧巴宾海蝎的脑袋上长了五只眼睛。这些眼睛不是像人一样嵌在眼眶里面，而是像蜗牛一样伸出体外。所以欧巴宾海蝎可以360度无死角地看到周围的事物。

　　微网虫是叶足动物，依托身体两侧的叶足提腿前行。它的身体由一节节的骨板组成，骨板的两侧有九对眼睛，其眼睛构造像现代节肢动物那样属于复眼，所以微网虫又被称之为“九眼精灵”。

　　另外，有一些节肢动物，如抚仙湖虫、尖峰虫等的眼睛表面，能观察到许多相对分离的小个体，并且透镜体近端比透镜体远端排列得更加紧密；叶足动物罗哩娜虫的头部前段，有一对明显的呈黑色的眼点；昆明鱼的头前部则有两个明显的椭圆形黑点，呈现单透镜结构，不仅在透镜体中心有一个小碗状体，而且有一个波状侧面，暗示其眼睛结构更复杂。总之，在已知最早的后生动物中，视觉系统已然呈现出多样性，但与现代后裔相比，又具有相对原始的特征。

　　眼睛出现之谜

　　可以说，寒武纪生命大爆发之前的生物都还没有眼睛，绝大多数生物也都不会运动。但到了生命大爆发后，越来越多的动物拥有了眼睛，并且开始主动运动。显然，眼睛的出现和复杂化，是促使生物多样性增加以及生存竞争和捕食压力增加的一个重要因素。这表明在寒武纪时期，伴随着动物身体形态的革新，其内部神经器官也进化到了新的阶段。

　　有趣的是，动物的眼睛似乎是在寒武纪大爆发中“突然”出现的，这是为什么呢？科学家推测，在寒武纪的海洋中，生物种类剧增，使动物们感受到了强烈的生存竞争和捕食压力。为了生存，他们搞起了“军备竞赛”，各类器官不断进化，眼睛这样重要而敏锐的感觉器官，自然而然便应运而生了。事实表明，优先获得眼睛的动物演化尤其迅速，它们的物种多样性和数量都有显著增加。

　　文、图/冯伟民（中国科学院南京地质古生物研究所、南京古生物博物馆）