寒武纪鱼类化石发现四只眼睛 全景视觉系统引关注

近日，云南大学研究员丛培允团队在《Nature》期刊发表了关于寒武纪鱼类化石的研究成果，发现云南地区保存完好的寒武纪早期鱼类化石具备四只功能完整的眼睛，构建了独特的全景视觉系统。

研究团队在云南澄江化石遗址，发现了海口鱼和昆明鱼这两种属于寒武纪早期的最古老脊椎动物化石。这些体长仅几厘米的小型生物，生活在距今约5.18亿年前的海洋环境中。通过高倍电子显微镜对化石进行细致观察后，研究人员在其头部发现了四个明显的黑色斑点。经过化学成分分析和晶体结构观测，确认这些黑色斑点是真正意义上的眼睛。

从具体结构来看，这类远古鱼类拥有两对眼睛：一对较大的眼睛位于头部两侧，与现代鱼类眼睛位置类似；另一对较小的眼睛则位于头部正上方，排列在中间区域。这种独特的眼部布局使得这些远古生物几乎能够拥有360°的全景视野——侧面的大眼睛负责观察前方和两侧的景物，而头顶的小眼睛则专门负责监视上方的动静，如同在头部安装了四个高清摄像头，让它们能够及时察觉来自各个方向的危险，从而在充满掠食者的寒武纪海洋环境中更好地生存。

为何现代大多数脊椎动物只有两只眼睛，而这些远古鱼类却拥有四只眼睛呢？本次研究指出，这四只眼睛实际上有着共同的起源。在胚胎发育的过程中，它们其实是来自脑部前端同一组细胞。随着时间的推移，在同一条进化路径上，不同种类的动物做出了不同的选择。对于像七鳃鳗这样的原始鱼类来说，它们仍然保留着一定的第三只眼睛功能；而大多数哺乳动物头顶的眼睛则有着不同的命运，它们完全退化成为了负责生物钟调节的松果体。这种变化也反映了生物从被动防御到主动捕食的生存方式上的变化。渐渐地，当这些鱼从猎物摇身一变成为猎人时，由于深度视觉和立体视觉需求增加，使得头顶的眼睛逐渐变得不再重要，这大概也是“用进废退”法则在古生物上的体现。

五亿年前的寒武纪是生命大爆发的时期，海洋中突然出现了各种各样的生物。同时，这个时期也是掠食者与猎物之间疯狂竞赛的开端。彼时，海洋中甚至生存着长达一二十米的巨型掠食者，比如奇虾和鳃曳动物，它们无一例外都长有复杂的视觉系统。在面对这些庞然大物时，本次研究中的鱼可能只能依靠视觉来躲避危险。本次研究中的化石证据显示，这类鱼经常成群结队地出现，其实这可能是一种古老的群体防御行为，就像今天沙丁鱼群一样，数量本身可能就是最好的保护。就本次研究中的小鱼来说，四只眼睛可以提供360°全方位的视野，再加上群体生活智慧的加持，让这些柔弱的小生物在危险的远古海洋中找到了专属的生存之道。

从研究意义来看，本次成果或将改写人类对于视觉进化历史的认识，能够为仿生视觉技术的创新提供新的灵感。如果现代机器人也能像这些远古小鱼一样拥有全景视觉，也许可以带来更多的技术革新。它对于当代科技的启示在于，通过解析四眼视觉系统的工作原理，或可将其借鉴到AI技术和机器人技术之中。譬如，自动驾驶汽车可以借鉴这种小鱼的全景视觉概念，利用多个摄像头的协同工作来实现360°无死角的环境情况感知；再譬如，在医疗领域人们正在开发仿生眼睛，旨在帮助视觉障碍者重见光明，而基于本次成果来理解原始生物的眼睛工作原理，能够为设计更加高效的人工视觉系统带来参考。毕竟，自然界历经五亿年打磨的智慧方案，往往会比人类专家的初版方案要精妙得多。此外，这一成果也将为古生物学界带来新的思考，例如可以通过重新审视其他化石标本，来寻找更多四眼动物的证据；同时，基因学家也可以探索如何去控制眼睛发育的基因网络，看看为何有些眼睛退化、而有些眼睛保留了遗传密码，最终这些都将帮助人类更多地还原生命演化的完整图景。

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