眼睛是进化的大门……至少是长腿爸爸。

虽然有些人可能首先将长腿爸爸与长腿联系在一起，但研究人员吉列尔梅·盖内特（Guilherme Gainett）和普拉尚特·夏尔马（Prashant Sharma）特别关注蛛形纲动物的眼睛。在上周发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上的论文中，研究人员发现，一个现存的长腿爸爸物种在胚胎中还有两对发育不全的眼睛，这意味着该物种在进化树中的多样化程度比科学家认为的要早。

这个意想不到的发现的线索隐藏在显微镜下，旁边是长腿爸爸正在发育的腿。

“我简直不敢相信自己的眼睛。这是科学界发生的那些小时刻之一，当你看到一些没有人见过的东西并感到非常兴奋时，“盖内特回忆道，他现在是波士顿儿童医院和哈佛医学院的博士后研究员。

盖内特看到的是视蛋白，一种对视觉器官的形成和视觉力学很重要的视觉蛋白质。发现这些聚集在胚胎上的视蛋白向研究人员表明，它们很可能是退化的眼睛，在进化的另一个阶段，它们会发展成另外两组带有晶状体的功能性眼睛。

一组是侧向的，位于头部最前面的一对腿旁边的一侧，而另一组是中间组，位于今天出现在头部前部的眼睛前面。Gainett和Sharma还发现有证据表明，这些器官一直与大脑的视觉处理部分保持联系。

直到现在，人们认为现在的长腿爸爸只有一对中眼，位于头顶。虽然2014年发现的更古老的蛛形纲动物的化石标本在头部侧面有一组额外的侧眼，但这项新研究首次显示了在活着的长腿爸爸物种中设置了不止一只眼睛的证据。

自从查尔斯·达尔文（Charles Darwin）开始讨论他的进化论以来，科学家们就对退化器官感兴趣。

“他们在犯罪现场留下了这些脚印，记录了不同群体从一种形态过渡到另一种形态时发生的事情，”盖内特说。

他解释说，退化的器官很重要，因为它们可以将物种的古代和现代特征联系起来，使我们能够跟踪物种随着时间的推移获得或失去特征的进化过程。有趣的是，在活着的爸爸长腿中发现的退化眼睛的位置与化石标本中报道的相似。

盖内特解释说，不同的眼睛有不同的功能。正中眼通常具有更好的视力，因此它们更擅长在某些蛛形纲动物中形成清晰的图像。一般来说，侧眼有助于检测运动和光线，而不是产生清晰的图像，因此在弱光条件下很有帮助。

但是，由于盖内特在爸爸长腿胚胎上发现的侧眼没有晶状体，因此它们不会像完全发育的眼睛那样将视觉信息处理成图像。相反，盖内特和夏尔马认为，这些眼睛正在接收更一般的信息，以帮助蜘蛛分辨光明和黑暗之间的区别。

一旦他们发现了残留的视蛋白，盖内特和夏尔马就开始想知道为什么以及长腿爸爸的祖先是如何失去两双眼睛的。很难知道什么环境条件会起到作用，所以他们转而关注产生不同种类眼睛的遗传和发育条件。

Gainett 和 Sharma 研究了一组编码蛛形纲动物眼睛发育的基因。

“其中一些基因在两种类型的眼睛中都有表达，因此它们对于所有眼睛、正中眼和侧眼都是必需的。但其中一些基因更局限于一种或另一种类型，“盖内特说。

通过实验“敲除”基因的表达，他们能够提供证据证明退化的器官可能是眼睛。盖内特解释说，敲除基因是一种暂时降低其表达的临时方式，而不是永久地完全关闭它们。

为了减弱负责眼睛发育的基因的表达，研究人员使用了一种称为RNA干扰的过程。它本质上是欺骗细胞，使其认为自己的基因是一种威胁，并且像病毒一样，应该被切碎，这样它就无法被复制。当这些基因在长腿爸爸胚胎中的表达降低时，这些个体没有发育出眼睛。

在当今的长腿爸爸的残余眼睛和化石标本之间绘制这些遗传和发育联系，可以深入了解进化是如何发生的。

“研究我们在形态学中看到的遗传学背后的遗传学的目标之一是真正了解进化是如何发生的。你需要改变基因的基本配方，才能使眼睛的多样性进化？Gainett解释道。

在波士顿儿童医院，盖内特希望通过研究从复眼（如苍蝇）转变为我们在许多蜘蛛身上看到的类似相机的眼睛的遗传学，继续他在节肢动物眼睛进化方面的工作。

这项研究的资金来自美国国家科学基金会，资助号。IOS-2016141的。