地球上是如何进化出像人的眼睛和大脑这样复杂的器官的？

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眼睛的进化

尽管人类眼睛的解剖结构看似简单，但它却是一个极其复杂的结构。达尔文同样对眼睛的复杂性感到惊奇，然而，尽管他不能确切地解释，但他相信眼睛如此惊人的复杂性可以通过进化过程来实现，即使非常小的变化，只要是有利的，就可以代代相传，繁衍生息，创造出像人眼这样复杂的奇迹 。达尔文提出了人类眼睛是逐步进化而来的，通过不同生物眼睛差异比较，可以发现简单眼睛到最复杂眼睛是循序渐进的。事实上，在进化过程中，确实存在大量的过度生物将一种类型的眼睛与另一种类型的眼睛连接起来，最简单的眼睛只不过是聚集在一起的一小部分感光细胞的斑点，最终进化到人类眼睛的复杂程度。

1994年，生物学家Nilsson和Pelger 发表了一篇经典论文，从一个简单的感光眼窝开始，研究了复杂相机型眼睛的进化过程，他们的理论认为一系列的无意识的渐变，从眼点到鱼眼，需要经过1829个1%的变化 逐渐 积累，过程需要 跨越 大约35万代，或者大约50万年。

一些远古生物通过皮肤上简单的感光点获得一些微小的生存优势，比如躲避捕食者。最开始在感光细胞的前面有一层透明的上皮，眼斑简单扁平的生物包括刺胞虫水母、涡虫、环节动物和海星。蚯蚓和海胆的眼斑由分散在它们表面上皮细胞上的单细胞光感受器组成。一些有眼斑的生物的整个身体很大程度上是半透明的，这些生物没有相关的色素细胞，因此不能辨别任何确定光源的方向，只能感受的周围环境是亮还是暗；其他半透明的生物有色素细胞，可以确定光源的方向，以生物可以有意地朝向或远离光源。接着，眼窝向内凹陷，这可以让眼睛更好地感知光线的方向，从而提高视力，扁形虫 有这样 的眼睛。

凹坑的边缘开始收缩，形成一个更窄的开口或孔，在开口周围，凹坑开始充满透明的胶状物，胶状物或粘液有助于保持核的形状，并有助于保护光敏细胞免受化学损伤。而且，胶状物还可以防止泥和其他碎片进入眼睛。 随着凹陷越来越深，孔径越来越窄，信息变得更加精确，眼睛开始有可能辨认出形状。 接下来，眼睛需要一个镜头，于是出现一个球形的透明细胞团晶状体，晶状体可以通过非常微小的折射率增加来细化，从而使眼睛能够聚焦，蜗牛或蛞蝓身上就发现了这种带有原始晶状体的眼睛。

随着时间的推移，晶状体向光敏表面的曲率中心移动，而且折射率 增加 ，晶状体中心折射率比边缘折射率高，这种渐变折射率 能够纠正失真， 显著提高了图像质量。至此，经过一系列渐变之后，照相机式眼睛的进化就完成了。

大脑的进化

远古的单细胞生物没有大脑，但它们拥有复杂的感知并且能够对环境做出反应，多细胞动物的进化依赖于细胞能够感知并对其他细胞做出反应，从而使多个细胞协同工作。例如，海绵通过身体管道泵入的水过滤食物，通过缓慢地膨胀和收缩这些通道，以排出沉淀物防止管道堵塞。当细胞检测到像谷氨酸或GABA这样的化学信使时，就会触发这些动作，这些化学物质在今天的大脑中起着类似的作用。

将化学物质释放到水中是一种非常缓慢的与远处细胞交流的方式，玻璃海绵进化出一个更快的方法——发射一个电脉冲，使所有泵水的鞭毛在几秒钟内停止动作 。因为所有的活细胞通过泵出离子在细胞膜上产生电势，打开离子在膜上自由流动的通道会使电位发生突然变化，如果附近的离子通道也随之打开，一种波可以以每秒几米的速度沿着细胞表面传播，由于玻璃海绵中的细胞融合在一起，这些脉冲可以传遍整个身体。

许多传递电信号、释放和检测化学信号所需要的成分都存在于一种叫领鞭虫（choanoflagellates）的单细胞生物体中。这一发现意义重大，在大约8.5亿年前， 领鞭虫进化产生了动物。所以几乎从一开始，早期动物体内的细胞就有可能通过电脉冲和化学信号相互交流。

从那时起，对于某些细胞来说，成为专门携带信息的细胞是一个很大的飞跃， 这些神经细胞进化出长长的、线状的轴突，用来远距离传输电信号。它们仍然通过释放谷氨酸等化学物质将信号传递给其他细胞，但它们是在突触与其他细胞相遇的地方传递信号的，这意味着化学物质只需要在一个很小的缝隙中扩散，就能大大加快速度。所以神经系统诞生了。 第一批神经元很可能是在一个遍布全身的扩散网络中连接起来的，这种结构被称为神经网络，在水母和海葵中仍然可以看到 。

一些动物中，神经元群开始出现中枢神经系统，信息能够被处理，而不仅仅是传递，使得动物能够以更加复杂的方式移动和对环境做出反应 。最特殊的神经元群第一个类脑结构在嘴和原始眼睛附近发育，发生在一种叫做urbilaterian的蠕虫类生物身上，urbilaterian是大多数现存动物的祖先，包括脊椎动物、软体动物和昆虫。然而urbilaterian的一些后代，比如橡子虫，却没有这种神经元环

无论如何，脊椎动物的祖先有一个中央的、类似大脑的结构 。这些原始的类鱼生物类似于文昌鱼，文昌鱼的大脑与脊髓几乎没有什么区别，但其特殊区域是显而易见的，例如后脑控制着游泳动作，前脑则参与视觉。

早期的鱼类在寻找食物和配偶，躲避捕食者过程中，大脑中许多核心结构仍在进化——视觉中枢参与用眼睛跟踪移动的物体；杏仁核对恐惧情况做出反应；边缘系统带来奖励的感觉，帮助储存记忆；以及控制运动模式的基底神经节。

到3.6亿年前，动物祖先登陆，最终在大约2亿年前产生了第一批哺乳动物，哺乳动物的大脑表面有一个小的新皮质大脑皮层，负责哺乳动物行为的复杂性和灵活性。 这个关键区域是如何以及何时进化的仍然是个谜，因为现存的两栖动物和爬行动物都没有相似结构。

我觉得这么复杂的构造，绝对不是“突变”和“进化”出来的，而是“设计”出来的。

因为哪怕一点点的不合适也不行。

生物的复杂性，多样性，但是总有相似性。

就像裁缝做衣服，一次次的打磨，一次次的修改，一次次的升级，但总有相似的地方。

就像程序员做产品，一遍遍的拷贝黏贴，一遍遍的修改，一遍遍的改善，产品再复杂，到了代码层，也无非就是If，for，while，loop，无非就是+-*/

肯定会继续问：谁设计的？

神吧！

神又是谁？

就是制造宇宙大爆炸的主吧。

进过过程大概是这样的：

进化证据：为什么眼睛只能看见一定频谱之内的可见光？

事实上，这是因为生命诞生于海洋，可见光在海水中有很好的穿透性。那么，在海洋中的生物体，它们的进化竞赛，就会向着借助可见光的方向发展。另外，章鱼的眼睛构造是与其它生物的眼睛构造不同的，这是两条独立进化路径的产物。

最后，进化的手段是——迭代试错，适者生存——所以，在漫长的进化史上，多么复杂的功能都可以构建出来。

但这种模式会有一个特点，与精心设计完全不同的是——够用就好，因为适应了环境进化就会保持稳定平衡，直到环境驱使改变。因此，我们会发现进化的很多功能，会有各种不完美与滞后的现象——甚至眼睛和大脑也是如此。

例如：为什么人类的眼睛没有“集成”猫科动物的夜视能力？为什么没有“产生”红外成像的能力？——因为目前已经够用了。

这一个问题，还没有被达尔文的敌人或者崇拜者占领，我来讲几个知识点吧。达尔文的进化论的关键点不是——想要哪里点哪里的特定进化，它的核心归结起来就是万物同源，所以，找石头中间形态那是旁支小节，必须和基因学结合起来，大家才可以放心食用！

你说眼睛和大脑这两个高级货，当然更不例外。

眼睛的进化

达尔文首先做了个猜想，一开始的眼睛，首先就是两个细胞组成的感光器官。一个感光细胞接受光线刺激并转化为电化学信号，另一个色素细胞则遮挡来自另一面的光线使得动物能够感知光线的来源方向。那么为什么要以细胞为基础假设？这个目前仍旧懵逼。

但是有了这个结构，咱们就可以盘活这项研究了。因为，这样的眼睛，真实的存在着，它就是涡虫的眼睛。

接下来就是分子生物学和基因工程的事了。九十年代结合分子进化的新研究成果表明，所有的眼睛都是单次起源的产物。证据是主导所有动物眼睛的基因都是Pax 6基因家族的同源基因。简单的说，所有的眼睛都起源于涡虫那样的最简单的眼睛结构，并受到Pax 6基因家族的调控。而目前复杂的眼睛结构，就是自然界漫长的岁月中，随着环境的变化，插入进化起到了决定作用，不断的复杂起来。

引用现代眼睛进化发育学说的奠基人Walter J. Gehring 教授的成果来讲，插入进化可以由三种途径达到：首先是基因多倍化和之后的功能分化。然后是将其他已有基因整合进眼睛发育的调控通路中。最后通过已有调控基因的重组和拼接进行的基因修补形成新的形态通路。

按照数学模型推导，从最简单的眼睛到最完善复杂的眼睛结构的演化所需要的时间，大约需要几十万年，比同学们想象中的时间要短得多，对吧？

大脑的进化

这个问题回答前，再强调一遍， 所有科学都只回答“怎么来的”或者“怎么运作”，如果事实逻辑链能够解释一些目的性的问题，可以进行解释。 但明确意向性目的论述“为什么”，那我建议你读圣经。

好了，回到正确的答题道路上来。

远古的单细胞生物没有大脑，但它们拥有复杂的感知并且能够对环境做出反应，多细胞动物的进化依赖于细胞能够感知并对其他细胞做出反应，从而使多个细胞协同工作。这些多细胞的反应机制，和当前的大脑运行机制就有相似之处。

大脑的前身，在低等级的动物身上，我们一般可以找到脑神经节，例如扁形动物就有，软体动物中，有的种类还非常发达。然后，从脊索动物到脊椎动物，特别是鱼类的解剖学上，我们都可以找到明显的证据。

由于大多数脊椎动物神经系统的最高中枢已经逐步转向大脑皮质，它们执行着复杂的功能，在脑的进化过程中，以大脑皮质变化最为显著。

脊椎动物端脑的进化起始过程都十分相似，神经管头侧的泡状结构是各类动物端脑共同的发育基础，随着进化程度的不同渐渐显现差异。我们通过比较爬行类、鸟类以及哺乳类动物可以知道，在功能与解剖结构上的相似性上， DVR的神经核团很可能是它们的同源器官。但是，进化过程中大脑皮质的构筑发生了剧烈变化，尤其是在哺乳动物身上， DVR 经过进化形成了哺乳动物的新皮质，其结构与功能的复杂性和精确性大大增加。

但是从脑的进化机制以及基因调控的新皮质进化假说来看，目前存在两种不同的理论，一种是重演学说，支持爬行类DVR 和哺乳动物视皮质和新皮质的具有同源性。

另一种是外来学说，它主要通过来自发育方面的证据，认为爬行类的背皮质可能是哺乳类同型皮质的同源器官。

这两种理论目前仍旧存在很大的争议。

结语

谈到进化，其实真的枯燥和乏味。一大堆专用术语和名词，阅读感奇差无比，比起讲外星人的神创故事，真的是毫无吸引力啊。

地球生命进化是从单细胞到多细胞的方式，而眼睛和大脑都有复杂的神经细胞组织，所以都是无中生有，从一些只能感受外界某因素的蛋白，逐渐演化出专门的细胞组成眼睛和大脑。

眼睛和大脑最重要的并不是其结构自身，拿眼睛来说，前边的一大堆，包括角膜、晶状体、玻璃体都是光学折射结构，作用就是将光折射汇聚在视网膜中央凹附近， 中央凹附近有色素细胞，含有特种蛋白可以感受光线，并且将光学信息转化为电化学信号 ，细胞之间传递信号就是靠光化学信号，然后才能依靠视神经输入大脑视觉中枢形成视觉。

就算是不要这些玩意儿，只要将光聚在视网膜中央凹，就能形成视觉；当然前边的结构也很重要，对光的折射非常高效，因此可以将周围事物漫反射的光线聚集起来，在视网膜中央凹附近形成物象一样的明暗程度不同的光学信息，就像小孔成像，当然此时是没有视觉的，视网膜将相应位置明暗不同的光信号转化为强度不同的电化学信号，视觉只有在视觉中枢才能被人所解读。

脑组织是多种神经细胞组成的，不管它们组成了什么结构，可是神经中枢功能的实现还是靠细胞的电生化反应，也是细胞内的特种蛋白，可以调节矿物质离子的流动，以此传递信号。人脑结构是上千亿神经元彼此头尾相连构成的，头尾相连也就是突触，突触间信息传递靠神经递质，神经元之上靠的是电化学信号。就如同地球上 所有生物的共同组成模式——以核酸和蛋白质为主 ，蛋白和核酸执行大量的生命功能， 高级的神经活动都需要蛋白的参与 。

地球生物的演化历程目前大体清楚，也就是从单细胞到多细胞，从简单的多细胞生物到复杂的多细胞生命体。单细胞组成简单，只是被动的趋利避害，也是靠蛋白实现的，蛋白在结合某种物质、矿物质离子后，空间构象会改变，不断地结合、解离就推动单细胞动物运动；多细胞生物体的构成十分复杂，所有的细胞都需要遵守基因的调控，不遵守身体调控的细胞也有，我们称之为癌细胞，需要统一的调动模式，主要就是靠神经和体液， 周边神经系统发达，深入肢体末梢，由神经中枢控制着活动，体液主要靠血液运输，血液也沟通全身 。

早期较为简单的多细胞生物，如涡虫，它就有眼点，此眼点和眼睛大不相同，只是能 感觉光线，但是却无法形成图像视觉 ，然而这已经足以使涡虫知道该往哪运动，它们已经有了十分简单的脑神经节；被认为是如今所有有眼睛的生物的远亲，至少是远祖的亲戚。涡虫的眼点就没有复杂的光学折射结构，只是有了相应的蛋白和神经，因此便能感受光线。而外界刺激因素很多，触觉、冷热、疼痛等等，都是影响生物生存的因素，于是在生物的演化历程中，产生了相应的蛋白，然后又有了相应的神经。

生物的适应性和可突变的特点使得自然界的生物多种多样，分别有不同的神经感知模式，人类这样的生物行为复杂，所以产生了最为复杂的大脑，也有了最强的自主意识，这是人类创造文明的物质基础，而人类的近亲黑猩猩因为脑不足，因此还蹲在树上树下吃树叶。

地球上的生命不是进化来的，而是制造出来的。当巨引源吞噬星系，释放能量信息照射到地球时，地球上的生物跟随巨引源的信息就被制造出来了。这巨引源真像是一个女人的子宫。这些星系就像是一个个男人的精子。地球上的生物都就是他们的影子。人类也是在做万有引力工作。不仅仅是地球绕太阳做万有引力。一切物质都是在做万有引力工作。不过形式不同罢了。小到原子电子，大到星系团都在做万有引力工作。

我们人类有一系列祖先，可以一直追溯到近40亿年前地球上刚出现生命时。大约10亿年前，简单多细胞动物分化成两个群体：一类具有径向对称的身体构造（有顶部和底部之分，但没有前后之分），另一类是两侧对称，具有镜像对称的左右两侧和头端。两侧对称是大部分动物所采用的方式。然后，两侧对称动物在大约6亿年前分化成两个重要的群体：一类进化成了今天绝大多数无脊椎动物，另一类的后代则是包括人类在内的脊椎动物。在这两个谱系分化后不久，动物的身体构造突然出现了惊人的多样性，即所谓的寒武纪生命大爆发（Cambrian explosion），该事件在5.4亿年前到4.9亿年前的化石中留下了明显的印记。这种进化上的突然爆发奠定了复杂的人类眼睛出现的基础。

哺乳动物眼睛在胚胎发育过程中也提供了它自身进化起源的线索。加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的本杰明·E·里斯（Benjamin E. R Eeseand）及其同事已经发现，哺乳动物的视网膜神经回路最初有点像盲鳗，光感受器直接连接到输出神经元。经过几个星期之后，双极细胞开始成熟并插入到光感光器和输出神经元之间。如果脊椎动物的视网膜果真是如此进化而来——通过加入处理能力和成像元件，两层结构的、控制昼夜节律的生理器官进化成视网膜，那么哺乳动物的视网膜发育次序完全符合人们预期的模式。因此，似乎有理由认为，这一简单的早期发育阶段，代表了进化史上视网膜的双极细胞回路以及晶状体、角膜和支撑肌肉出现之前的那个阶段。

03年时，博士在德国海德堡与欧洲分子生物学实验室的德特勒夫·阿伦特（Detlev Arendt）讨论过，他的研究是人类的眼睛仍然保留了弹状细胞光感受器的“后代”，但已经发生巨大的变化，形成输出神经细胞来将信息从视网膜发送到大脑。该发现意味着，我们的视网膜包含了两类光感受器细胞的“后代”：作为光感受器的睫状光感受器细胞和转化为输出神经细胞的弹状光感受器细胞。将一个现有结构打造出新用途恰恰解释了进化是如何起作用的。

这些缺陷决不是照相机式眼睛不可避免的，因为章鱼和鱿鱼独立进化的照相机式眼睛没有这些缺陷。事实上，如果我们有缺陷的眼睛是由工程师设计的，他们很可能会被解雇。从进化的角度看，这些看起来很荒唐的缺陷是远古时一系列步骤的后果，每一个步骤对我们以前的脊椎动物祖先（即使是在它们能看到东西以前）都是有益的。我们的眼睛设计不是明智周全的——但从进化史上来看却完全合乎情理。

其实，你的提问已经说出答案了。没错，就是“进化”出来的。

什么叫做“进化”？就是“物竞天择，适者生存”。这是自然界普遍存在的生命之理。

眼睛是用于“看”的，大脑是用于“思考”的。那么，生物的生存竞争中，什么情况下需要“看”和“思考”呢？

严格的意义上，生存，就需要看，需要思考。

各种动物，是以不同的方式发现自己的食物的。但不外乎都是身体感官，嗅觉、听觉、触觉等等。仅仅是知道有东西存在，是远远不够的，还要知道如何吃到，或者跑掉。自己会动，对方也会动，那么怎么把对方吃到嘴里？就需要判断了。

看到，需要眼睛，因为眼睛的视野比较好，能够通过光线的改变，觉察到变化物。相对比而言，视力的应用，比单纯的听力、嗅觉更直接。

地球自然界有充足的阳光，实际上各种生物的生存，都与光合作用有关。感受到阳光，转换阳光为生存能量，其实不过是为最终“看到”阳光，奠定了基础。

思考也是一样的。能够思考，善于思考问题，总是比其它同类多一些生存机会，多一些逃生能力。久而久之，肯定这类生物存活率高，也就“剩余”下来了。基因得以传递。

生存竞争并导致生物发生改变/突变的源头究竟是什么？科学尚未有定论。但是生物界存在不断的进化，这是基本事实。

有可以改变的基础，这才是地球生物界存在的前提。

于是，为了生存的更好，多一些食物，多一点生存空间，“物竞天择”，进化导向，越有利于生存竞争的方式，越能够发展起来。于是，眼睛与大脑都应运而生，而且越来越复杂，越来越完善。

哪里是进化，人类就是外星人的后代。

日月为明

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