寒武紀時期的魚竟有四只眼睛，自帶全景視覺系統

近日，云南大學研究員叢培允團隊在 Nature 發表了開年論文，他們在云南發現了保存完好的寒武紀早期魚類化石，并發現這些生物竟然長著四只真正的眼睛。

（來源：Nature）

具體來說，他們在云南澄江化石地里發現了兩種最古老的脊椎動物化石：海口魚和某種昆明魚。這些只有幾厘米長的小生物生活在距今 5.18 億年前的海洋中。通過高倍電子顯微鏡觀察，研究人員在它們的頭部發現了四個明顯的黑色斑點。

（來源：Nature）

你可能聽說過有些蜥蜴有第三只眼睛，但是寒武紀的這些小魚竟然有兩對功能完整的眼睛。一對較大的眼睛長在頭部兩側，就像現代魚類一樣。另一對較小的眼睛則位于頭部正上方，排列在中間位置。這種獨特的布局讓這些遠古生物幾乎擁有 360° 的全景視野。

（來源：Nature）

當這條小魚在遠古海洋中游動時，側面的眼睛負責觀察前方和兩側的景物，而頭頂的眼睛則專門負責監視上方的動靜。這種視覺系統就像在頭部安裝了四個高清攝像頭，讓它們能夠及時發現來自各個方向的危險。在充滿掠食者的寒武紀海洋里，這種能力無疑是生存的重要保障。

而針對上述黑色斑點進行化學成分分析之后，確認里面含有豐富的黑色素，并觀察到了保存完好的黑色素體，對于這些微小的結構來說，它們也存在于現代動物眼睛之中，主要負責吸收多余的光線。而在每個黑色斑點的中央，研究團隊都發現了一個橢圓形的水晶體結構，這證明這些古老的魚不僅可以感光，還可以像現代相機一樣形成清晰的圖像。

（來源：Nature）

為何現代的大多數脊椎動物只有兩只眼睛，而這些魚卻有四只眼睛呢？本次研究指出，這四只眼睛事實上有著共同的起源。在胚胎發育的過程中，它們其實是來自腦部前端的同一組細胞。隨著時間的拉長，在同一條進化道路上，不同種類的動物卻做出了不一樣的選擇。

對于七鰓鰻等原始魚類來說，它們仍然保留著一定的第三只眼睛功能。而大多數哺乳動物頭頂的眼睛則有著不同的命運，它們完全退化成為了負責生物鐘調節的松果體。這種變化也反映了生物從被動防御到主動捕食的生存方式上的變化。漸漸地，當這些魚從獵物搖身一變成為獵人的時候，由于深度視覺和立體視覺的需求的增加，使得頭頂的眼睛逐漸變得不再重要，這大概也是用進廢退法則在古生物上的體現。

（來源：Nature）

五億年前的寒武紀是生命大爆發的時期，海洋中突然出現了各種各樣的生物。與此同時，這個時期也是掠食者與獵物之間瘋狂競賽的開端。彼時，海洋中甚至生存著長達一兩米的巨型掠食物比如奇蝦和鰓曳動物，它們無一例外都長有復雜的視覺系統。

在面對這些龐然大物的時候，本次研究中的魚可能只能依靠視覺來躲避危險。本次研究中的化石證據顯示，它們經常成群成群地出現，事實上這可能是一種古老的群體防御行為，就像今天的沙丁魚群一樣，數量本身可能就是最好的保護。

就本次研究中的小魚來說，四只眼睛可以提供 360° 全方位的視野，再加上群體生活智慧的加持，讓這些柔弱的小生物在危險的遠古海洋中找到了專屬的生存之道。

就研究意義來說，本次成果或將改寫人類對于視覺進化歷史的認識，能夠為仿生視覺技術的創新提供新的靈感。如若現代機器人也能像這些遠古小魚一樣擁有全景視覺，也許可以帶來更多的技術革新。它對于當代科技的啟示在于，通過解析四眼視覺系統的工作原理，或可將其借鑒到AI技術和機器人技術之中。

譬如，自動駕駛汽車可以借鑒這種小魚的全景視覺概念，利用多個攝像頭的協同工作來實現 360° 無死角的環境情況感知。再譬如，在醫療領域人們正在開發仿生眼睛，旨在幫助視覺障礙者重見光明，而基于本次成果來理解原始生物的眼睛工作原理，能夠為設計更加高效的人工視覺系統帶來參考。畢竟，自然界歷經五億年打磨的智慧方案，往往會比人類專家的初版方案要精妙得多。

此外，這一成果也將為古生物學界帶來新的思考，例如可以通過重新審視其他化石標本，來尋找更多四眼動物的證據。同時，基因學家也可以探索如何去控制眼睛發育的基因網絡，看看為何有些眼睛退化，而有些眼睛保留了遺傳密碼，最終這些都將幫助人類更多地還原生命演化的完整圖景。

參考資料：

1.https://www.nature.com/articles/s41586-025-09966-0

排版：olivia