眼睛是如何進化出來的?

是什麼把眼睛的各部分精密地組合,並與神經系統準確地聯繫起來,使眼睛有正常的功能呢?


嗯哼祖師爺達爾文也承認眼睛這類複雜器官的進化是進化論上的一個難點。他最後作了一個猜想——兩個細胞組成的感光器官。一個感光細胞接受光線刺激並轉化為電化學信號,另一個色素細胞則遮擋來自另一面的光線使得動物能夠感知光線的來源方向。一旦有了這樣有功能的結構,自然選擇就可以起作用了,可以不斷促成器官的進化和完善。

實際上這樣的"眼睛「在這之後已經發現了。那就是渦蟲的眼睛。

(Gehring, 2011)。圖D可以看到僅有兩個細胞組成的眼睛結構。

好了,我們現在有了最簡單的眼睛。那麼新的問題是,怎樣從最簡單的眼睛進化出各種各樣的複雜眼睛呢?直到八十年代,人們仍普遍認為諸如昆蟲的複眼和哺乳動物的眼睛這樣形態差異巨大的結構,是多次獨立起源的結果。但這又帶來了進化論解釋上的困難。因為這樣複雜的結構是多次獨立起源的,大自然是不是就太鬼斧神工了一點?

但九十年代結合分子進化的新研究成果表明,所有的眼睛都是單次起源的產物。證據是主導所有動物眼睛的基因都是Pax 6基因家族的同源基因(Gehring, 1999)。Pax 6 基因家族在動物裡面非常保守,甚至有實驗顯示把老鼠的 Pax 6 轉移到果蠅裡面,仍能介導眼睛的發育(Halder et al., 1995)。

(Gehring, 1999)。從最簡單的眼睛到各種高級眼睛的演化。

我們現在知道所有的眼睛都起源於渦蟲那樣的最簡單的眼睛結構,並受到Pax 6基因家族的調控。那麼最簡單的眼睛到昆蟲的複眼和哺乳動物的複雜眼睛,是怎麼一步一步進化過來的呢?Gehring提出了插入進化(intercalary evolution)的概念來解釋。一旦我們有了最簡單的兩端的結構,即由Pax 6調控的感光細胞和由Mitf基因調控的色素細胞,這兩者之間的結構,就可以在自然選擇下通過不斷優化插入其間,並不斷複雜起來。

從分子層面細化來說,插入進化可以由三種途徑達到:首先是基因多倍化和之後的功能分化。調控眼睛發育的很多基因,如eytoy,都是Pax 6基因家族的同源基因,在該基因多倍化後,不同的拷貝出現了功能的分化(Czerny et al., 1999)。

然後是將其他已有基因整合進眼睛發育的調控通路中。比如晶狀體球蛋白中的乳酸脫氫酶和熱激蛋白就來自於這樣的基因共享(Piatigorsky, 1989)。

最後通過已有調控基因的重組和拼接進行的基因修補(evolutionary tinkering)也能形成新的形態通路(Jacob, 1997)。

再看看眼睛位置的演化。一開始眼睛的部位是不固定的。

(Hou et al., 2007)。中華微網蟲(Microdictyon sinicum)化石

比如這種已滅絕的,在雲南澄江化石群發現的寒武紀中華微網蟲(Microdictyon sinicum),身體的每一節都有一對複眼。而之後隨著同源異型基因Hox的分化,動物的眼睛逐漸向頭部集中(Gehring, 2011)。

從最簡單的眼睛到最完善複雜的眼睛結構的演化所需要的時間,也比人們想像的要短。有研究依據數學模型推導此過程僅需要幾十萬年(Nilsson Pelger, 1994)。

該圖標示出了每一步所需要的步驟數。

最後紀念一下提出眼睛單次起源說,現代眼睛進化發育學說的奠基人Walter J. Gehring 教授(1939-2014)。他於去年不幸遭遇車禍逝世。


我寫過類似問題的答案,關於眼睛的進化過程,我先直接貼那次我寫的答案:

感光器官其實在一些單細胞生物里就有了(當然,並不是「要感光」而被設計出來的),有了感光細胞的優點主要認為那樣比較容易找到陽光進行光合作用。
各種眼睛大量出現是在寒武紀大爆發,當然在那之前並不是沒有了,只是軟體動物的化石保存比較困難。
其實一些生物的「眼」的出現是早與腦的,他們的眼睛收到的信號會直接傳輸給肌肉。
最早的眼只是兩塊感光細胞的斑點,只能感光,不能感覺方向,然後一些生物有了內陷的杯形眼,當然這眼睛和現代的眼差別大了,其實就是一處內陷鋪滿了視神經,優點是這種結構能夠限制光線,生物能辨別光的方向了。
慢慢一些有杯形眼的他們的杯越來越深,杯口越來越小,最後眼變成了一個眼腔,於是針孔成像眼出現了(代表動物鸚鵡螺)在進化過程中空腔漸漸被透明的組織填
滿,當然,一般認為這樣的組織恰好起了保護視網膜,防止感染的作用(也就是說,可能有空腔里沒有透明組織的生物,不過他們因為感染命比較短所以滅絕了
XD)
然後,從這填滿空腔的透明組織內分化出了玻璃體,晶狀體,眼球也越變越複雜。
還有,其實是有眼球結構沒有反過來的,就是章魚它們,它們的血管和神經在視網膜後面,沒有盲點,一般認為,因為章魚的祖先是先有眼後有腦,他們的眼是頭部皮膚的一部分,這一性狀被遺傳下來了,而脊椎動物
的眼則是腦部的延伸,還有,脊椎動物的眼睛這個結構也並不是沒有好處的,這種結構的外層視網膜能承受更大的代謝,還有視網膜色素上皮細胞的發育能夠減少光氧化。
來源:
http://en.wikipedia.org/wiki/Evolution_of_the_eye,這個比較簡略,不過該有的都有了。
http://redwood.berkeley.edu/vs265/landfernald92.pdf,這個更詳細,還分析了複眼等等。

關於其他答案中如何漸漸進化而來,答案很簡單,Evolution
要說明的是,Evolution 不是弱肉強食,不是優勝劣汰。
Evolution 的本質,是生物種群中遺傳性質在世代間的變化,除非認為生物種群中遺傳性質不會變化,否則 Evolution 就是存在的。
單細胞生物中有些因為突變重組有了感光器,他們一代代活了下來,某些突變重組讓它們變成了多細胞生物,有了眼斑,又一代代活了下來,某些突變重組讓它們有了杯狀眼,又一代代活了下來,某些突變重組讓它們的杯狀眼裡有了晶狀體,又一代代活了下來,如此反覆,就有了現代意義上的眼球。(順便一說,某個答案下面的「沒有中間形態」說得很偏頗,中間形態多著呢)
當然,我知道有人會問,「生物怎麼知道要這麼進化的呢?」「這麼複雜的結構每一步都有意義怎麼會安排的這麼好呢?」「肯定不是這樣的啊?」
那是因為,上面那眼睛進化的過程,只是故事的百分之一,不,說不定是千分之一,萬分之一,十萬分之一,億萬分之一。
生物有眼睛,並不是因為「要看見東西這樣的設計比較好」而是他們的祖先恰好變異出了感光細胞,而那些祖先又一代代活了下來。
兩棲爬行鳥類和哺乳動物有四肢,並不是因為「要有四肢這樣的設計比較好」而是爬上陸地的正好是有四鰭的,而他們又一代代活了下來。
為什麼人類有五指,並不是因為「五指是最優解」,而是人類的祖先是五指,而他們一代代進化出了人類。
(以上都是非常簡略的說法,細說每個話題都能說好久)
很多人在討論 Evolution 的時候,站在我們當下的位置從結果看過程會產生一種進化是有目的有方向的錯覺,會覺得「恩,這個設計越來越好了呢。」「恩,這個設計完成了這個目的。」
不是的,從源頭來看,你會看到有那麼多奇葩的東西,Evolution 是如此混亂,無序,沒有效率,所以不要因果倒置啊,並不是「因為要達成這個目的所以這麼設計了。」而是「呃,結構就這樣了,看看能做什麼吧。」
只有單細胞生物的時候,能突變重組出感光體的有多少?又有多少是沒有的?(看看現在有多少單細胞生物有感光體就知道了)
結構簡單的多細胞生物里,又有多少是有眼斑的?
再往上,有多少是有杯狀眼的?
多少是眼中有晶體的?
多少是有現代意義上的眼的?
伴隨著每一個遺傳下來的突變特徵,有不知道多少個沒有遺傳下來的。
如果我們回到那個時代,我們能看見各種奇葩,有杯狀眼柱狀眼,有兩隻眼三隻眼四隻眼,圓眼三角眼四方眼,各種各樣的形態都會看到。
其實現在我們身邊也充滿了各種奇葩,各種各樣的眼睛,這就是突變重組的證明。
我們現在在說 Evolution 的時候,請不要再說達爾文如何如何,達爾文死了都有100多年了,而在 Evolution 被提出到現在,已經被改進,完善了很多很多。
為什麼大多數科學家認為 Evolution 是對的,是因為他們都是傻子么?不是,是因為我們每天都能觀察到 Evolution,小到被抗生素催出來的超級細菌,大到哺乳動物的形態特徵。

說到 Evolution 說說社會達爾文主義吧,我個人很反感社會達爾文主義,我覺得其實一部分人討厭 Evolution 的原因就是因為社會達爾文主義的盛行,但是社會達爾文主義其實和 Evolution 完全是兩回事,Evolution 只是躺槍。
另外也有人無法接受我們的存在只是「發生了」,無法接受「沒有目的」,我尊重他們的信仰。

擴展閱讀:知乎上一些關於 Evolution 的問題和回答。
基因變異有特定的方向么?http://www.zhihu.com/question/20252543
你相信進化論嗎?為什麼?http://www.zhihu.com/question/19625367
對「進化論」或「演化論」的常見誤解有哪些?http://www.zhihu.com/question/20349166


想起一篇很有趣的文章
《達爾文的眼睛》——方舟子

九·一一恐怖主義事件以及隨之而來的反恐怖主義戰爭使得「塔利班」的名字家喻戶曉。人人都知道塔利班是一個伊斯蘭教的原教旨主義組織,但很多中國人不知道,基督教同樣有原教旨主義組織和信徒。據統計,大約三分之一的美國人屬於原教旨基督徒。原教旨基督徒堅信基督教《聖經》上的每一句話都準確無誤,而且必須從字面上理解,因此他們必然要反對進化論。與自由派基督徒不同,原教旨基督徒熱衷於傳播自己的信仰,在美國掀起了一次又一次的反進化論風波,也熱衷於拉人入教。到美國留學的中國人幾乎毫無例外都會遇到傳教士,而且以原教旨基督徒為主。由於中國留學生以理工科出身為主,或多或少學過進化論,進化論也就成了原教旨主義者傳教的最大障礙,因此他們做了大量的宣傳,散布了許多謠言、謊言攻擊進化論。同時,原教旨基督教也注意在中國留學生當中培養傳教士,一位筆名為「里程」的華人就是其中較為著名的一位。此君畢業於北京大學生物系,1981年在中國科學院研究生院獲得碩士學位,第二年赴美留學,在1987年獲得密歇根州立大學博士學位,在1992年入基督教,成為活躍的傳教士,從1997年開始專職傳教,出了一本專門面向中國留學生的基督教宣傳讀物《遊子吟——永恆在召喚》,在留學生當中有一定的影響,經常有人向我推薦,試圖改變我的信仰。這本書現在也已進入國內。

這本書用了一章的篇幅攻擊進化論,而像一切反進化論的宣傳品,充斥了謊言,其中最大的謊言是關於達爾文對眼睛由來的看法。在其第六章第六節「自然選擇面對的困難」中聲稱: 「大家都知道,很多生物器官都需要各種恰到好處的配合才能正常發揮功能。眼睛就是最好的例子。眼睛由眼瞼、眼毛、眼膜、晶狀體、視網膜等精細的結構組成,有感光細胞將光刺激轉化為電訊號並將它們迅速傳到腦部,在腦的指揮下使眼能迅速和準確地對外界刺激作出反應。眼睛的功能是任何最高級的照相機無法企及的。但按進化論的觀點,眼睛的結構與功能也是一點點地進化來的。可是,眼睛的各部分以及它與大腦的聯繫等怎麼都那麼湊巧地同時進化到這樣準確的程度使眼睛有正常的功能呢?其中任何一部分配合稍差一點,眼睛就無法起作用。試想,在進化過程中,10%,50%,甚至99%進化程度的眼睛如何發揮功能呢?眼睛的形成,是很難用進化來解釋的。   「達爾文本人對此也相當困惑。在他的著名的《物種起源》一書的第六章《理論的難題》的「極其完美和複雜的器官」這一節中,他直言不諱地寫到,『眼睛有調節焦距、允許不同採光量和糾正球面象差和色差的無與倫比的設計。我坦白地承認,認為眼睛是通過自然選擇而形成的假說似乎是最荒謬可笑的。』」

在第七節他又再次重申: 「創造的證據比比皆是,眼睛就是一個好例子。達爾文承認眼睛不可能由自然選擇形成,以致於他發表《物種起源》之後,他一想到眼睛仍感到害怕。 「我個人十分欣賞達爾文這種坦誠的態度,絲毫不隱瞞自己的困惑、煩惱和驚駭。」 這是一個用斷章取義的手法編造的謊言(這也是反進化論者慣用的一個手法,在他們的筆下,似乎最著名的進化論者都成了反進化論者)。達爾文在《物種起源》中的確說了里程引用的那句話,但是那只是用來引入話題的修辭寫法,並非結論。達爾文接下去馬上就說: 「然而,理性告訴我,如果能夠顯示從一個完善和複雜的眼睛到一個非常不完善和簡單的眼睛存在著大量的級別,每一級別都對其擁有者有用;更進一步的,如果眼睛的確曾發生輕微的變異,而這些變異又能遺傳,這是可以確定的;如果器官發生的變異或改動對處於變化的生活條件下的動物有用,那麼相信一個完善和複雜的眼睛能經由自然選擇形成,雖然在我們的想像中是難以克服的,卻很難說還是個真正的難題。」(根據《物種起源》第一版。在最後一版,達爾文在前面還加了一句:「當最初說太陽是靜止的,而地球環繞著太陽旋轉的時候,人類的常識曾經宣稱這一學說是錯誤的;但是像各個哲學家所知道的『民聲即天聲』這句古諺,在科學裡是不能相信的。」可見達爾文在晚年甚至認為不相信眼睛是進化而來就像以前不相信地球繞太陽轉動一樣。) 接下去達爾文就詳細地論證了為什麼自然選擇可以解釋完善和複雜的眼睛是如何進化來的。達爾文的解釋,在今天看來,也是無可挑剔的。

進化生物學經過了一百多年的發展,對眼睛的進化已有了非常深入的了解,更超出了達爾文的想像。 是不是像反進化論者所說的,不完善的眼睛就無法起作用,就不能在進化中發揮功能呢?當然不是。輕度近視要好過高度近視,高度近視要好過失明,還能感受亮暗的失明要好過沒有眼睛,並不是只有完善的眼睛才有助於生存。當我們說到眼睛時,馬上想到的是人眼,但是並不是所有的動物都長著像人眼一樣複雜的眼睛,而是像達爾文所說的,存在著從非常不完善和簡單的到完善和複雜的許許多多的不同類型,都是其擁有者的生存所不可或缺的:如果它們的生存不需要眼睛的話,就會完全退化掉,就像生活在黑暗的洞穴的盲魚那樣。最簡單的眼睛功能只能感受光明和黑暗,聽上去好像沒什麼用,但是許多動物(例如扇貝)就長著這樣的眼睛,可以用它來區別白天和黑夜,甚至可用於躲避敵人(如果周圍突然變暗,可能意味著是敵人的身影)。有的簡單的眼睛不會動,只能盯著一個方向看,這也很有用處,比如海底動物可以靠它判斷哪裡是海面。總之,複雜程度不同的眼睛適應不同的生活方式。如果你過的是複雜的生活方式,才需要複雜的眼睛。大多數哺乳動物的眼睛都不能分辨顏色,人類和其他靈長類之所以長著一雙能看到彩色世界的眼睛,是因為這樣的眼睛對靠採摘水果為食的我們的祖先大有好處。同樣,蜜蜂為了能分辨花朵,也長著能感受顏色的眼睛這種適應性,正是自然選擇的結果。

由於眼睛難以形成化石,我們無法從化石直接了解到眼睛是如何進化的。但是,正像達爾文在《物種起源》中所作的那樣,如果我們把現有動物的各種各樣的眼睛從簡單到複雜排列在一起,那麼就可以推導出複雜的眼睛是如何一步步進化出來的。比如,我們可以推測魚眼是這麼進化來的:最初的眼睛只是一個由感光細胞組成的平面的眼點,只能感受一個方向的光,就像某些原生生物。接下來,感光細胞凹陷,增加了感光面積,可以感受不同方向的光,提高了視覺的準確度,而且可以防止感光細胞受損傷。這個凹陷越陷越深,最終成為理想的半球形,就像扁蟲的眼睛。然後,眼睛的開口開始收縮,形成了「光圈」,差不多在這個時候,眼睛裡有了透明的膠狀物,避免泥巴進入眼眶內,進一步保護眼睛,並且固定眼睛的形狀。眼睛的開口逐漸收縮,「光圈」越來越小,進一步提高了視覺的準確度,直到變成了一個針孔照相機似的眼睛,可以把光線聚焦在感光細胞上,就像鸚鵡螺的眼睛。接下來,眼睛的開口必須用透明的膜封起來進一步保護眼睛,實際上這一層膜可以在任何時候出現,甚至可能眼點一開始就有透明膜的保護,而透明膜並不是那麼難有的,可以從身體的其他部分變來(組成人的角膜的蛋白質在人體其他部分也有)。這層透明膜越來越厚,成了晶狀體。為了使成像越來越精確,晶狀體將逐漸往裡移動,逐漸變厚,並通過改變組成晶狀體的蛋白質比率使它的不同地方有不同密度,以糾正像差,終於形成了一個複雜的魚眼。

也許有人會說,就算從一個眼點可以進化出魚眼,但是這要用多長的時間才能進化出來呢?進化需要的時間太長了,也是反進化論者攻擊進化論的一個常用借口。為了回答這個問題,在1994年,兩位瑞典生物學家尼爾森(D.-E.Nilsson)和佩爾格(S. Pelger)設計了一個計算模型,計算上面所描述的從眼點進化出魚眼需要多長時間。他們的設計思想,實際上與達爾文在《物種起源》所說的相同:第一、從簡單的眼睛到複雜的眼睛存在無數微小的變異。為了定量計算,他們把每一個微小變異設置為1%的改進(比如長度改變了1%,蛋白質濃度增加了1%等等),他們算出從眼點到魚眼共需要1829個1%的改進,也就是需要1829個步驟。第二、這些微小的變異會影響生物的生存。視覺的微小改進,會使捕食者更好地發覺獵物,或使獵物更好地躲避捕食者,或者使蜜蜂能在霧中更快地找到花朵采蜜,這就有了生存優勢。第三、這些變異是能夠遺傳的。在遺傳學上,我們用遺傳率來表示某個特徵與遺傳相關的程度,通常是用同卵孿生子(他們的基因完全相同)和異卵孿生子比較而測定。遺傳率100%意味著該特徵在同卵孿生子中完全相同,而遺傳率0%意味著該特徵在同卵孿生子中的相同程度和任意兩人一樣。我們並不知道眼睛的遺傳率是多少,但是可以參考其他的身體特徵進行估計:人的身高的遺傳率為79%,坐高為85%,腿長為77%,臂長為80%,頭寬為95%……也就是說,人的身體特徵的遺傳率一般來說高於50%。尼爾森和佩爾格將眼睛的遺傳率設為50%。顯然,這是個很保守的估計。實際上,在需要做估計時,他們都儘可能地保守,以便讓進化所需的時間盡量地延長,使反對者無話可說。他們的論文的題目就叫做《對一種眼睛進化所需時間的保守估計》。在做了種種保守的估計以後,代入方程式計算(群體遺傳學有專門的方程式計算一個有優勢的遺傳變異在生物群體中的傳播時間),結果還是出乎意料:從眼點進化出魚眼,只需要35萬代。以一代為一年(這是大部分低等動物的情況)計算,也就是說,只需要35萬年,這在地質年代上只是一瞬間。

眼睛實際的進化時間可能比這快,也可能比這慢,這取決於環境壓力的大小和特定動物的生存對眼睛的依賴程度。但是,這個結論是很顯然的:眼睛的進化,要比設想的快得多。動物在地球上已至少有6億年的歷史,這足以使眼睛進化出非常多次。生物學家在研究了不同動物的眼睛結構之後,發現它們共採用9種不同的光學結構,而且每一種結構都出現了不止一次。眼睛在動物界至少獨立進化了40次,可能多達65次。 可見,像眼睛這樣的複雜器官的由來也是可以用自然選擇來解釋,並不需要由上帝來設計。

事實上,如果我們仔細研究眼睛的結構,就會發現它並非像我們想像的那麼「完善」,而存在許多「設計」缺陷,甚至是非常愚蠢的「設計」,任何一個工程師都不會做那樣的設計,更不要說上帝了。

我們可以用人眼做一個例子。人的視網膜分成三層:最底下一層是感光的錐細胞和桿細胞,中間一層由雙級細胞、水平細胞等神經元組成,最外面一層是神經節細胞,將眼睛感覺到的光信號傳遞給大腦。視網膜的外面還覆蓋著一層毛細血管。這完全是個前後顛倒的不合理的設計。感光細胞應該在最前面感受光線,神經、血管應該放在後面才對。而按這種顛倒的設計,光要穿過血管、神經才能抵達感光細胞,不僅光線的質量下降,而且血管的影子會影響我們的視覺,為了克服這些影子,我們的眼睛必須不斷地做細微的運動以掃描整個視野,然後讓大腦合併這些質量不佳的圖片,去除陰影,再組成一幅完整的圖像。為了傳遞光信號,視網膜的神經元要與一束視神經相連,視神經穿出眼球再繞回大腦。由於視神經在視網膜的前方,它穿過視網膜的那個孔不可能有感光細胞,這樣就造成了視網膜上有一點沒法感光,也就是所謂盲點。我們平時感覺不到盲點的存在,是因為大腦能根據從兩個眼睛得到的信息取消彼此的盲點,形成完整的圖像。

人眼設計上的缺陷不僅導致了感光的障礙而加重大腦的負擔,而且會造成一系列疾病。由於血管在前方,任何出血或淤血都會形成陰影,而影響視覺。更嚴重的是視網膜的固定方式。視網膜的最底層是感光細胞。這是一種很精緻的、有毛的神經末梢,不可能牢固地固定住視網膜,而只是與下面一層色素表皮細胞(這層細胞的作用是吸收多餘的光子)很松地連接在一起。這就使得視網膜很容易從眼球的內壁脫落。例如,腦袋遭受一記重拳,就可能造成視網膜脫離,如果不及時治療將導致永久失明。 複雜的眼睛是不是只能採用這種奇怪的裝配方式呢?絕對不是。章魚的眼睛就不是倒裝的。章魚的眼睛也是非常複雜、良好的眼睛,可以在近乎黑暗的深海中發現獵物。章魚的眼睛和人眼一樣是球狀的,也有晶狀體,但是光透過晶狀體後,就直接聚焦到感光細胞上,而無需先穿過神經、血管。章魚眼睛的神經、血管都位於感光細胞的後面,神經直接連到大腦,而無需先穿透視網膜再往迴繞彎。而且,章魚的視網膜是由下面的許多神經纖維牢牢地固定著的,不會脫落。 所有脊椎動物的眼睛都和人眼一樣,採取的是倒裝的方式,如果真有一位智能設計者,決不會如此愚蠢。但是,如果脊椎動物的眼睛是進化來的,那麼就非常容易理解了,因為自然選擇只能在已有的藍圖的基礎上做無意識的修改,而不可能有意識地重新全盤設計。

脊椎動物這種奇怪的眼睛結構是怎麼進化來的呢?我們可以和與脊椎動物親緣關係最近、因而有可能保留了脊椎動物的祖先特徵的文昌魚做個比較。文昌魚的神經索是一條空心的管道,管壁上長著有鞭毛的神經元。在神經索的頭端,是一些能感光的神經元,組成了眼點,眼點下面是傳遞信號的神經細胞,這就是文昌魚的「眼睛」。由於這個眼點不是長在外面,而是長在管內的,它只能感受從另一側的管壁透過來的光,也就是說這也是個內外顛倒的眼睛,不過對文昌魚來說,沒有關係,因為眼睛正對著的那一側的身體是透明的(好比說我們的後腦勺是透明的),而在眼睛邊上神經索最前端的管壁長著色素細胞擋住光線(這樣就只有某個方向的光線能射到感光細胞,文昌魚可以藉此判斷方向)。加拿大生物學家拉卡利(T.Lacalli)在研究了脊椎動物的眼睛發育過程後發現,脊椎動物胚胎時期的眼睛和文昌魚的眼睛非常相似,感光細胞也長在神經索(神經索的前端以後發育成大腦)的管壁中,其末端雖然不像文昌魚的那樣有鞭毛,但也指向裡頭。神經索前端管壁上也長著色素細胞,只不過位置發生了變化,移到了感光細胞的正對面,以後則與感光細胞貼近、相接,而感光細胞下面的神經細胞則發育成了視網膜的前面部分。

這個比較告訴了我們人眼是如何逐步進化來的。脊椎動物的祖先像文昌魚一樣,長著一對位於體內、感光細胞朝向體內的眼點,這對眼點逐漸演變成了高度複雜的眼睛,但是由於感光細胞一開始就已朝向體內,以後的進化只能在此基礎上修修補補,使得所有的脊椎動物都長著一雙內外顛倒的眼睛。這是我們的祖先留給我們的遺產,而且我們只能一直繼承下去。神創論無法合理地解釋為什麼上帝要設計出如此古怪的人眼,而進化論卻能給出令人信服的答案。這樣,眼睛的由來本來是個進化論的難題,卻成了進化論最有力的證據之一。
2001.12.25.


視頻封面眼睛的進化——理查德.道金斯視頻 http://jishi.cntv.cn/jinhua/classpage/video/20110330/100033.shtml


推薦兩篇文章:

  • 維基百科「眼睛的進化」 Evolution of the eye
  • 《科學美國人》2011年7月刊 Evolution of the Eye

有幾位的答案寫的非常認真,無意冒犯,但這兩篇文章的完善性、趣味性更佳,推薦題主閱讀。
當然,問題是這兩篇都沒有中文版,但我認為,知乎並不是一個讓會英語的人幫不會英語的人,谷歌、然後翻譯的地方。


才看完【生命的大躍進】,覺得可以來回答這個問題了,目的在於給更多知友提供一個思路(′?ω?`),如果覺得不錯就給個贊,如果有不足也請你們提出來……
答案比較粗糙,後續可能會有補充~
動物的基因和植物極其偶然的機會之下發生了結合,從而直接改變了該種系動物後代的身體結構……
DNA就像是房屋的設計圖紙,不同的基因中可能的融合帶來的改變千變萬化,在自然手中締造出璀璨的世界!!!

注意這個黑點,只能分別光暗,是最原始的眼睛!!

這個DNA包含好幾種顏色信號組成了我們的視網膜細胞,在我們的視網膜里有千千萬萬個這樣的細胞,他們分工合作將最純粹世界的頻率信號在我們眼前展現出色彩斑斕……


強烈推薦nhk紀錄片,生命大躍進,有一集專門科普眼睛的進化過程。

好吧我承認新垣結衣才是看這片子的最大動力…


一種叫眼睛的蟲子寄生在人臉上,從此人和它各取所需,到最後,基因都融合到一起,嗯嗯


學生物的想賣弄一下上學期剛剛學過的知識,然而…
全忘了(╯°□°)╯︵ ┻━┻


為什麼會有生命?


你確定是進化出來的?


就想起《I型起源》里那雙眼睛


可以去看一下一部叫《生物大躍進》的紀錄片,新垣結衣主講的哦

有三集,好像第二部就眼睛的


因為需要。


看日本NHK的科教節目《生命大躍進》第一集:《眼的誕生》。所有答案都在那裡,且淺顯易懂。

另:有新恆結衣加盟,看來即使科教也不放棄對美的追求。


b站生命大躍進 我對象衣醬講的那麼努力你沒有聽?
分享UP主 GuDong 投稿的:
【20150510NHK記錄片】生命大躍進
新垣結衣 第一回:眼睛的誕生【三角】
【20150510NHK記錄片】生命大躍進 新垣結衣
第一回:眼睛的誕生【三角】 http://t.cn/RAFwd1Q


生命大躍進~第一集~
http://www.bilibili.com/video/av2315695


推薦 生命大躍進 第一集 很好的解釋了


問題來了,如果一個班級里發現了十分,二十分,三十分,直到一百分的學生。是否證明了考了一百分的學生就是從十分二十分一點一點的上去的呢?

大部分情況都是,一百分的同學起點就是九十分。而十分的同學這輩子都考不到一百分。

必須找到這位百分同學考了十分二十分五十分的試卷,才能證明。

也就是說,找到了從簡單到複雜的眼睛,並不能證明複雜的眼睛就是從簡單的眼睛進化而來的。

也就是說,找到了從簡單到複雜的生命體,並不能證明複雜的生命體就是由簡單進化而來。

也就是說,那些高票答案根本算不上證據。

完畢


可以認為,古典的達爾文進化論其實是非常粗糙的東西。以為細胞非常簡單。

至於@哲也提供的視頻我看了好幾遍,他講到鸚鵡螺為何不選「那條路」而選了「這條路」這一最關鍵的地方時卻一筆帶過,而這是我最想知道的地方。可能原因過於複雜而觀眾平均年齡太小,也可能是道金斯根本無解,因為達爾文無解。

針對達爾文的推算性進化論,《達爾文的黑匣子》作者貝希教授已經用有充分的證據的科學實驗予以推翻,貝希用了「不可還原的複雜性」的概念,意即一個由多個部分組成的系統,若缺少任何一部分,這系統就會失去原有功能,那麼這系統就有不可還原的複雜性。
關於這點我舉一個栗子:比如我們現在正在用的電腦,電腦裡頭有CPU,有硬碟,電源,以及顯視器之類的硬體,而這些東西「必須」的組在一起了,插上電源,它才work,你把其中任何一個零件取出來都不可能實現其特定的功能。所以「電腦」這個東西就必需是事先「設計」好了,再去研究發明各個組件,然後再來拼裝,最後成為一種實現特定功能的「工具」。而組裝好了的電腦拿掉任何一個零件都不可能正常的工作,這就叫「不可還原」。

我個人認為,道金斯的演示實驗本身沒錯兒,至少我們真切的看到了現場那個小姑娘的面部成像,但我怒問,用那些簡單的無生命物品真的能夠模擬複雜的生命功能嗎?
你能想像得到,一個單細胞,竟猶如一個小型的大都市一般!?

隨著現代生物化學的發展,生物界許多特定功能的「器官」,其高度的複雜性,高超的「集成」度,那是電腦都無法比擬的。
比如,草履蟲的纖毛,每一根纖毛都是基於蛋白分子的精巧到極致的微動力裝置,這裡頭,包括蛋白分子軸承,蛋白酶分子動力源,以及蛋白分子劃漿。也就象電腦一樣,把其中任何一個東東分解出來,那就不能實現任何功能。那麼說,草履蟲這個東東,是不是事前的「設計」呢?
「眼睛」,極其精巧的光學組件,以及大量的感光細胞,視神經系控以及大腦高度發達的視覺處理程序精巧匹配,才構成我們的眼睛系統,而這個系統裡頭,任何一個玩意兒都是絕對不能缺少的。而最讓我們吃驚還是,至今為止的任何化石發掘生物考古,都沒有發現「眼睛」這個東東進化的「中間形態」,最接近的東東,就只是一種魚的感光眼窩,幾點感光細胞,完全是不可能形成眼睛視覺圖象的。那麼,「眼睛」又是怎麼來的呢?
當然,可以說是遺傳物質裡頭本來就有的。而更可怕的「高度系統集成」,卻還是我們人體免疫系統,那玩意兒,比那什麼殺毒軟體強到不知萬億倍了。電腦的病素種類,還是遠比不上自然界千奇百怪成百萬千萬種類,數量更是以萬億計的細菌病毒了,然而怪有趣的還是,無論已知和未知的病毒,我們人體免疫系統都能從容對付,這也正是現在我們絕大多數朋友一個個都還活蹦亂跳的根本原因。而人體免疫系統高強度的記憶力,驚人的抗風險能力,每時每刻都在進行的龐大的數據處理能力,以及對人體淋巴細胞,白血球細胞,巨筮細胞精巧到分秒的數量控制,那還是現代生物化學還遠未能解釋的迷團。
我繼續問,那這些個東東,能夠是「漸進」進化嗎?


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