Удивительное открытие: у самых древних позвоночных было две пары глаз, а не одна

Зрение позвоночных в основном обеспечивается парой боковых глаз камерного типа, формирующих изображение, а у немлекопитающих позвоночных дополняется дорсальным пинеальным комплексом (пинеальным и парапинеальным органами), функционирующим как фоторецепторные и/или эндокринные органы. Пинеальный комплекс имеет общую генетическую и эмбриологическую основу с боковыми глазами, оба произошли из выпячиваний во время развития диэнцефалона — промежуточного мозга.

Несмотря на то, что пинеальный комплекс широко известен как «третий глаз» у современных позвоночных, его природа и предполагаемая зрительная способность у ранних позвоночных остаются неизвестными. 

В регионе Куньмин в Китае, который известен исключительной сохранностью ископаемых отложений раннего кембрийского периода, ученые обнаружили образцы двух видов миллокунмингид — самых ранних позвоночных. Оба образца, возраст которых составляет около 518 миллионов лет, исключительно хорошо сохранили четыре черных пятна, расположенных спереди: два более крупных пятна по бокам головы (ученые интерпретировали их как глаза) и два сверху между ними.

Ранее исследователи полагали, что вторая пара представляла собой ноздри. Однако это противоречило фактам, которые подтверждают, что у ранних позвоночных в то время была только одна ноздря.

У обоих видов миллокунмингид пинеальный комплекс содержит большое количество меланинсодержащих меланосом, идентичных меланосомам пигментного эпителия сетчатки в боковых глазах, а также характерную, правильной овальной структуру, интерпретируемую как линза. Меланин определяет цвет глаз, а также поглощает свет для формирования изображения.

До обнаружения этой окаменелости у исследователей были окаменелые остатки меланина, возраст которых не превышал каменноугольного периода, то есть около 300 миллионов лет. Новые окаменелости очень интересны, поскольку показывают, что в них сохранился меланин, возраст которого — целых 518 миллионов лет.

Результаты исследования показывают, что боковые глаза и пинеальный комплекс у миллокунмингид функционировали как глаза камерного типа, способные формировать изображение. То есть у животного было два больших глаза по бокам и два маленьких глаза сверху, и оба они были камерного типа.

В статье, вышедшей в Nature, выдвигается предположение, что наши предки находились в самом низу пищевой цепи, а четыре глаза, вероятно, развились в условиях кембрийского взрыва. Способность охватывать взглядом больше пространства окружающей среды и больший угол обзора выгодны для уклонения от хищников.

Со временем экологическая ниша изменилась. Вторая пара глаз, скорее всего, эволюционировала в несенсорный нейроэндокринный орган, называемый шишковидной железой, отвечающий за выработку мелатонина и регулирование цикла сна.

Результаты исследования могут помочь нарисовать более ясную картину ранних этапов эволюции позвоночных.