Απολιθωμένα κατάλοιπα ηλικίας άνω των 500 εκατομμυρίων ετών υποδεικνύουν ότι οι πρώτοι γνωστοί πρόγονοι των σπονδυλωτών οργανισμών δεν έφεραν δύο, αλλά τέσσερα λειτουργικά μάτια. Η ιδιαιτερότητα αυτή εκτιμάται ότι αποτέλεσε εξελικτικό πλεονέκτημα σε ένα θαλάσσιο περιβάλλον που γινόταν ολοένα πιο ανταγωνιστικό και επικίνδυνο.
Τα ευρήματα προέρχονται από εξαιρετικά σπάνια απολιθώματα που εντοπίστηκαν στην Κίνα και αποδίδονται σε πρώιμα άγναθα ψάρια του γένους Myllokunmingia. Οι οργανισμοί αυτοί έζησαν πριν από περίπου 518 εκατομμύρια χρόνια, κατά την Κάμβρια περίοδο, μια φάση έντονης βιολογικής διαφοροποίησης και εμφάνισης των πρώτων μεγάλων θηρευτών. Σε αυτό το εξελικτικά δυναμικό πλαίσιο, η ανεπτυγμένη όραση πιθανότατα συνέβαλε καθοριστικά στην επιβίωσή τους.
Τέσσερα λειτουργικά μάτια
Η μελέτη βασίστηκε σε άριστα διατηρημένα απολιθώματα από τα κοιτάσματα Chengjiang στη νότια Κίνα. Οι αναλύσεις έδειξαν ότι δύο διαφορετικά είδη — το Haikouichthys ercaicunensis και ένα ακόμη μη κατονομασμένο είδος του ίδιου γένους — διέθεταν τέσσερα μάτια: δύο μεγαλύτερα πλευρικά και δύο μικρότερα τοποθετημένα κεντρικά στο κεφάλι.
Η διατήρηση μαλακών ιστών, όπως τα μάτια, είναι εξαιρετικά σπάνια στο απολιθωμένο αρχείο, γεγονός που καθιστά τα συγκεκριμένα δείγματα ιδιαίτερα σημαντικά. Μέσω μικροσκοπικής παρατήρησης και χημικών αναλύσεων, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι και τα τέσσερα όργανα διέθεταν δομές συμβατές με λειτουργική όραση, συμπεριλαμβανομένων φακών και φωτοευαίσθητων χρωστικών.
Η παρουσία δύο επιπλέον ματιών πιθανότατα παρείχε διευρυμένο οπτικό πεδίο, αυξάνοντας τις πιθανότητες έγκαιρου εντοπισμού θηρευτών.
Τα αποτελέσματα της έρευνας, που δημοσιεύθηκαν στο Nature, αναθεωρούν την αντίληψη περί απλοϊκών αισθητηριακών συστημάτων στους πρώιμους σπονδυλωτούς, υποδεικνύοντας υψηλότερο βαθμό νευροαισθητηριακής πολυπλοκότητας ήδη από την Κάμβρια.
Εξελικτική καταγωγή της επίφυσης
Η μελέτη υποστηρίζει επίσης ότι το δεύτερο ζεύγος ματιών ενδέχεται να αποτελεί τον εξελικτικό πρόδρομο του λεγόμενου «βρεγματικού ματιού», μιας φωτοευαίσθητης δομής που διατηρείται σε ορισμένα σύγχρονα ψάρια, ερπετά και αμφίβια. Στους ανθρώπους και στα περισσότερα σπονδυλωτά, το αντίστοιχο εξελικτικό κατάλοιπο θεωρείται η επίφυση, ένας μικρός ενδοκρινής αδένας του εγκεφάλου που ρυθμίζει τον κιρκαδικό ρυθμό μέσω της έκκρισης μελατονίνης.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι πριν από περίπου μισό δισεκατομμύριο χρόνια, η δομή αυτή λειτουργούσε ως πλήρως ανεπτυγμένο όργανο όρασης ικανό να σχηματίζει εικόνες. Με την πάροδο του χρόνου, υπέστη μορφολογική και λειτουργική μεταβολή, καταλήγοντας στον σημερινό ρυθμιστικό της ρόλο στον κύκλο ύπνου–αφύπνισης.