人魚走獸都是一雙眼睛,為什麼剛好就一雙,明明不是同一種類,進化時可以區別進化,為什麼都是一雙眼睛?


有很多。鹵蟲屬、某些昆蟲和鱟蟲具有2個複眼+1個單眼,是一望即知的三隻眼睛。古老的脊椎動物們,例如甲胄魚、盾皮魚、總鰭魚、早期四足類和早期鳥類,頭骨上有給松果體延伸出的顱頂眼的第三個眼窩,顯示那時候顱頂眼是有視覺能力的。

在現存的脊椎動物里,顱頂眼主要負責感光來調節內分泌,不再負責視覺,被皮膚覆蓋來保護。鳥類顱頂眼完全退化,但松果體還具有感光能力。哺乳類松果體不再有感光能力,但仍是調節晝夜節律的重要器官。

人類的松果體在細胞形態上仍保有感光細胞的特徵。松果體可以製造和分泌褪黑素。視網膜的感光細胞檢測到光線,將信號傳送到視交叉上核,投射到室旁核的神經纖維傳達生理節律的信號到脊髓,並經交感神經系統傳到頸上神經節,進而傳到松果體。黑暗會刺激松果體產生褪黑素,而光亮則會抑制,讓人體內褪黑素的含量呈現晝夜性的節律變化。

注意:以下照片含有無脊椎動物近距離大圖,請懼怕多眼、多毛生物的讀者小心。

零和兩隻以外的眼睛數量,不計眼點等原始構造:

一隻——某些海膽、某些蛇尾、某些多板綱、某些橈足類;

橈足類的1隻複眼。攝影:Banaticus

三隻——鹵蟲屬,2個複眼+1個單眼;大部分蜥蜴、蛙類、鯊魚、七鰓鰻等,一對反轉的透鏡眼+一隻顱頂眼;某些昆蟲和鱟蟲,2個複眼+1個單眼;

鱟蟲的三隻眼睛

美國牛蛙小小的灰色顱頂眼。攝影: TheAlphaWolf

鬣鱗蜥的顱頂眼被皮膚顏色特意突出。製圖:SurreyJohn

四隻——某些節肢動物(主要是昆蟲,例如蟑螂與隱翅蟲),2個複眼+2個單眼;

五隻——某些節肢動物(從遠古的奧巴賓海蠍到現代蜂、螳螂等),5個單眼或2個複眼+3個單眼;

黃蜂的五隻眼睛。攝影:Genesis12

八隻——蜘蛛,某些蜈蚣;

跳蛛的八隻眼睛。攝影:JJ Harrison

狼蛛的八隻眼睛。攝影:Thomas Shahan

九隻——鱟,2隻較為簡單的複眼+7隻單眼;

鱟。攝影:Chosovi

鱟的九隻眼睛。製圖:Rachel Oh

十隻到一百隻——貝類。扇貝可以有100隻單眼。

扇貝的單眼們。攝影:Svdmolen

化石記錄顯示地球生命的眼睛最晚也是5.4億年前出現的。雖然眼睛的構造看起來很複雜,但是按照模擬,對於每年繁殖一代的生物,從皮膚演化出的眼點充分地演化成透鏡眼(類似現實中的頭足類)只需要不到40萬年時間。脊椎動物和頭足類高度完成的透鏡眼可以根據配置方式提供優秀的視角範圍與可視距離,2隻配置在前方可以產生深度感,對捕食者和雜食動物來說都足夠了,配置在側面可以獲得監視周圍敵害的足夠視野,對食草動物來說也足夠了。多出的眼睛沒有更大的意義,所以生物們一代代隨機突變的個體在第三隻眼上投入的資源越少越為有利,長期下來讓其趨向退化。

現存脊椎動物的第三隻眼大多看起來不明顯,讓你不太容易注意到。其實那是非常普遍的東西,你自己也有它退化的痕迹。

感興趣的話,可以來點這方面的書看看:

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這個問題激發了我的求知慾,花了一天時間在網上搜集了各種資料,勉強來回答一下,有不對的請大佬們批評指正。

最高贊答案 @趙泠 已經說了,地球上存在三隻眼睛的生物,我來試著回答一下為什麼人魚走獸都是一雙眼睛這個補充問題。確切的說,應該是為什麼脊椎動物都是兩隻眼睛。

在討論這個問題以前,我們先來研究一下,眼睛是怎麼出現的?

很遺憾,這個問題目前沒有人能說出確切答案,只能說眼睛的出現和生命一樣,都是宇宙中的一個奇蹟。但有跡象表明,億萬年來日出日落造成的光線變化極大的催化了眼睛的出現,並進一步主導了眼睛的進化。

在寒武紀之前,部分生物體已經學會了通過光來感受這個世界,但當時它們的「眼睛」只是一個簡單的杯狀形式,可以感受光線,不能獲知信息。而寒武紀時期的物種大爆炸催生出了捕食者與被捕食者,生物之間更加激烈的爭奪進一步刺激了眼睛的進化,從這時起,眼睛開始初步具備光線轉換功能。

但當時的眼睛十分簡陋,沒有瞳孔,甚至沒有晶體,就像現在的鸚鵡螺一樣,這樣的眼睛被稱作「眼點」。1994年,有兩位瑞典生物學家構建了一個模型,推算出從眼點演化為「眼睛」大約需要36.4萬年,這個時間看似很長,但在地質學上來說只是一瞬間。

上世紀70年代以前,有科學家認為眼睛是多起源的,甚至有多達40種以上的起源方式。但近些年蓬勃發展的分子生物學發現的Pax6基因打破了這一假說,這是一種非常保守的「決定」基因,通俗的說,就是絕大部分生物的眼睛形成都與這個基因有關,它既能負責調節蠅子的複眼,同時也作用於相機式的人眼,也就是說,不同的生物種群在眼睛上採用了相同的「元件」。

基於這種發現,生物學家們提出了單一起源論。他們認為首先是具有光感受功能的細胞——光敏感細胞出現,它在Pax6的作用下與色素細胞組成一個簡單的器官,原始眼。然後原始眼通過趨同進化和平行進化,形成了形形色色、不同類型的眼睛:昆蟲的複眼、脊椎動物的照相機眼、扇貝的反射鏡透鏡眼等等等等。

然後我們再來討論,為什麼脊椎動物都是兩隻眼睛?

這還是要從4億年前的奧陶紀海洋中的一種生物說起,它的名字叫「皮卡蟲」,很可能是現在脊椎動物的祖先,從那時起,現代脊椎動物的頭面部特徵就固定了下來。

文昌魚

雖然皮卡蟲早已消失在歷史的長河裡,但它的「姊妹」卻留了下來,這就是「文昌魚」,一種半透明生物,叫「魚」卻不是魚,堪稱動物界的活化石。文昌魚頭部附近有一個較大的帶色素的杯狀凹陷,裡面分布了兩列感光細胞,這就是現代脊椎動物兩隻眼睛的雛形。

生物進化史上有一個法則,叫做:「夠用即止,絕不浪費」。以最小的能量消耗生長出足夠應付生存挑戰的器官,是物競天擇的結果,大自然不會心血來潮的搞什麼形式主義。一旦有些器官用不上,就會迅速退化(儘管時間可能長達幾萬年,但在生物史上只是一瞬間),比如人類的尾巴、蝙蝠的眼睛和鯨魚的後腿。

遵循這一原則,脊椎動物的眼睛都沿用了皮卡蟲的設計,因為這種設計非常科學,正好夠用。與其他器官不同,眼睛是一種非常複雜、極其精密的器官,包括與其相連的神經纖維都非常精細,也佔據相當的空間。同時有研究表明,大腦70%的信息來源於眼睛,而處理這些視覺信息需要耗費巨大的能量。這也能解釋為什麼人在累的時候都會閉上眼睛,卻不會閉上耳朵,就是為了拒絕接受外來的視覺信息。

如果再增加1隻眼睛,相當於感受器增加了50%,雖然視野會更加清晰明亮,但處理額外增加的數據信息勢必增加大腦運轉負荷,產熱增加,對心血管功能的要求也會增加,顯然得不償失,甚至很可能腦袋會變成這樣。

既然眼睛這麼耗能,能不能再去掉1隻呢?答案還是不能

相對於1隻眼睛來說,2隻眼睛有著巨大的優勢。一方面可以有更寬闊的視野,即使周邊的信息不清晰,也能夠有一些警醒作用。另一方面就是能夠對「視覺深度」的感知更加精準,換句話說就是知道一個物體離我們眼睛的距離有多遠。

舉個例子,桌上有1瓶可樂,大腦如何判斷出這瓶可樂與你的距離,以便於準確的拿起它呢?

我們將這放到雙眼作底角、可樂做頂角的等腰三角形中來分析,可樂離人的距離遠,等腰三角的腰就長,底角也就越大,當可樂無限遠時,底角無限接近90度,這個角度就是人眼偏轉角度,大腦可以通過感知人眼的偏轉角來確定物體的位置與距離。儘管我們感覺不到計算過程,但大腦無時不刻不在高速運轉。

大家可以做個實驗,隨便在桌上放一個什麼小物件,然後閉上一隻眼睛,再用手指去點它。有沒有發現閉上左眼睜開右眼的時候,手指會向右偏,反之向左偏,這就是單眼的劣勢。

最後,同樣是兩隻眼睛,不同的生物有沒有什麼區別呢?

不知道大家有沒有注意過,同樣是兩隻眼睛,捕食者和被捕食者眼睛的位置卻不一樣。

正如之前所提,雙眼的兩個優勢相互牽制:如果想要更寬闊的視野,雙眼分得越開越好;如果想要對一個運動的物體進行快速地跟蹤,雙眼就要靠近一些,有更多的重疊範圍。

所以,作為常被捕獵的「弱勢」動物們,如兔子、羊、鹿,兩隻眼睛位於身體的兩側,它們的視野範圍往往能達到300多度,監視周圍的一舉一動;而作為捕食者的鷹、獅子、老虎甚至蛇的雙眼靠得都很近,且面向前方,就是為了精準的抓住高速移動的獵物。

這個特點適配絕大部分的陸、空生物,對海洋生物卻不太適合,比如海中頂級掠食者虎鯨的眼睛就靠近身體兩側,可能是出於減少水阻力的需要吧。


我覺得屁股上可能還有一隻……(?ω?)


二郎神


很多現代動物在胚胎時已經是軸對稱的,三眼的多是比較低級和古老的物種。


其實我覺得你最應該奇怪的就是為什麼很多脊椎動物都是五根手指的


楊戩


人魚走獸很像是因為它們都有共同的祖先:遠古肉鰭魚

所有都是三隻眼,只是你看不到退化後的那第三隻眼了……


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