感光杆

科学家们一直在寻找机会反驳达尔文的"优胜劣汰"进化论，最近，来自欧洲分子生物学实验室的科学家宣布，他们发现了眼睛进化的秘密，对达尔文的进化理论提出了有力挑战。科学家们发现，眼睛中感光层的光敏细胞是从我们祖先位于脑中的光敏细胞进化而来的，而非物竞天择。

早期的动物祖先中存在两类光敏细胞，一类是感光杆细胞，现存在于大多数动物的眼睛中，另一类是睫状细胞，仍存在动物脑中。只是大脑中的睫状细胞最终进化成视网膜的感光层。

科学家们是通过一种海洋蠕虫的活化石得出这一结论的，这种蠕虫与6亿多年以前的人类祖先非常相似。当看到这些化石照片时，他们注意到，蠕虫大脑中的细胞形状与人眼的感光层非常相似，于是立即产生假设:这两种光敏细胞可能有共同的进化起源。

他们随后利用进化论生物学家们常用的现代工具---分子指纹对这一假设进行了科学验证。如果两个物种的细胞拥有相匹配的分子指纹，这些细胞很有可能来源于同一个原始细胞。其中一研究人员很快测出蠕虫大脑细胞的分子指纹，结果发现，蠕虫的视蛋白(光敏分子)与脊椎动物感光层中的视蛋白惊人地相似，也就是说，这两种细胞拥有相同的分子指纹，这为人眼进化提供了确切证据，眼睛的细胞来源于脑细胞，并不是通过自然变异和天然选择进化而来的。

复杂器官和生理结构如脊椎动物眼睛的进化一直以来都吸引着生物学家的目光。在近期的Current

Biology杂志上，来自牛津大学、伦敦大学和荷兰Radboud大学的研究人员报道说一种关键的眼睛蛋白的进化历史揭示出了先前未知的脊椎动物眼睛的特定成分与无脊椎动物更为原始的感光系统成分之间的关系。这些发现有助于澄清人类了解脊椎动物眼睛进化过程的概念框架。我们的视力依赖于我们眼睛在视网膜上形成一个清晰、聚焦的影像的能力。聚焦的关键成分是眼睛的晶体，并且物理特性以及它精确折射光的能力起源于高浓度的特殊蛋白--晶状体细胞中的晶状体球蛋白。

鱼类、青蛙、鸟类和哺乳动物的眼睛都能成像是因为它们的眼睛都能表达晶状体球蛋白并形成一个晶体。但是，脊椎动物的最近的无脊椎动物亲戚如海鞘(sea

squirts)的眼睛只能检测光但不能形成一个形象。这使一些人认为晶体在脊椎动物进化的初期就发生了进化--这又产生了一个进化生物学问题:具有这种特殊物理特征的复杂器官是如何进化的呢?

在这项新的研究中，Shimeld和同事调查了一个晶状体球蛋白家族的进化起源。通过对脊椎动物的无脊椎动物近亲海鞘进行研究，研究人员发现这些动物拥有一个独特的晶状体球蛋白基因--在它的原始的感光系统中表达。这些发现强有力的证明研究的这个蛋白家族起源于这个单独的基因。

此外，研究人员还发现这种海鞘晶状体球蛋白基因的表达显著地受到一些遗传成分的控制，而这些遗传成分还对控制脊椎动物晶体形成的因子作出反应:当这个海鞘基因的调节区域被转移到青蛙胚胎中时，这些调节元件在蝌蚪自己的视觉系统中促进基因的表达。这些有力地说明在晶体进化前，两个系列的基因之间存在一种调节性的联系