在距離我們1.5億公里的地方，有一顆炙熱的恆星，它叫太陽。太陽每秒鐘能釋放相當於1.3億億噸煤炭的能量，其中有20億分之一的能量經過8分17秒到達地球，成為了現在地球上幾乎所有生命活動的最根本的能量來源。

光，除了給生命提供能量，還有一個重要的功能就是提供信息。在不接觸物體的情況下，光的傳播速度能達到30萬km/s，而空氣震動的速度僅有343m/s，氣味分子的擴散速度則更慢，所以動物們要捕食、躲避天敵、尋找生活場所、發現配偶等都可以通過光線獲得最快速、最直接的信息。所以如何利用好光，是生物演化上最關鍵的一步。

植物利用蛋白質對光的反應，能夠做出一系列的反應，比如葉片能夠根據光線的方向調整自己的角度，而動物們更為直接，它們開發出了一種光線接收器，並且在這條道路上越走越遠，越來越複雜——眼睛的探索。

單細胞生物的"眼睛"

我們都知道原始的單細胞生物是沒有眼睛的，然而它們並非不能感受到光，因為強烈的紫外線能夠殺死任何細胞。所以不想給曬死就要對光線的變化做出反應。原核生物中有一種嗜鹽菌，它們的細胞膜上有一種名為視紫質的蛋白質分子，能夠簡單的感應紫外線的強弱，從而做出一系列的反應。然而這並非真正意義上的眼睛，因為它們只能感受光線的強弱，並不能分辨光線的方向。

嗜鹽菌

真正能分辨光線的方向的"眼睛"，是在真核生物出現的時候。這些真核生物不像原核生物那樣將視紫質放在細胞膜上，而是在細胞內形成一個專門的感光結構，這些視紫質位於這個感光結構內，並且在視紫質的周圍會有色素顆粒包裹著，這樣能夠遮擋其它方向的光線，通過細胞的擺動，它們就能判斷自己與光線相對的位置。比如眼蟲（Euglena gracilis）的鞭毛上就有一種名為"眼點"的感光結構，它們能在遊動的過程中通過鞭毛的擺動感受光線的方向，從而不斷調整自己的遊動方向。

眼蟲

除此之外，真核單細胞生物中的萊氏衣藻（Chlamydomon- as reinhardtii）的葉綠體外側的膜上也分佈著視紫質分子，它們用類胡蘿蔔素組成的色素顆粒阻擋光線，這樣就能起到辨別方向的作用，使衣藻能夠向著光的方向遊動。

衣藻

連單細胞生物都開始能利用光來幫助自己生存，所以關於眼睛的重要性不言而喻，但是大家對眼睛的發展都是"兩眼抹黑"，接下來怎麼改進？哪種眼睛最好用？誰也不知道，於是在接下來的埃迪卡拉紀以後，真正屬於眼睛的時代就要到來了。

"百家齊放"的眼睛

"眼睛多，看東西才更加清楚"。這句話用在感光細胞也一樣，在經歷了多個發展階段後，多細胞生物的感光細胞也越來越多，比如海鞘幼蟲的眼睛就是由10多個感光細胞組成，隨著感光細胞的增加，這些海鞘幼蟲的感光能力也會提升，但是它們對光線方向的分辨並不清晰，更不會形成圖像。

海鞘幼蟲

在這一點上，扁蟲門動物就有了更好的解決辦法。它們將感光細胞集中在一個由色素細胞組成的凹槽裡，當陽光從這個凹槽口進入時，就只能照射到部分感光細胞上，這樣這些變形蟲不需要擺動身體就能感應到光線的方向了。然而在成像上，還是有一定問題，它們只能大概的判斷一些陰影，並沒有成像的功能。

這張圖又來了

箱型水母在晶狀體周圍圍繞著色素細胞，光線只能從晶狀體進入，然後投射到周圍的感光細胞上，這樣不但能分清方向，還具有一定的圖形辨別能力，幫助它們識別周圍的環境。還有蝸牛等腹足類也是類似結構的眼睛。

蝸牛的眼睛

然而其它軟體動物發現凹陷下去的眼睛很容易進沙子，影響視力，於是逐漸用透明膠質將凹槽填滿，並且將口越縮越小，結果通過這個小孔照射在內部的感光細胞上居然能形成清晰的圖像，詳情可以查閱小孔成像原理。鸚鵡螺的針孔型眼睛就是利用了小孔成像的原理。然而小孔成像只有孔徑足夠小才能看清，一但增大孔徑，進入的光線雖然變多，但是圖像也會變模糊，所以鸚鵡螺的視力並不是很好。

鸚鵡螺

當然，另一種軟體動物扇貝則選擇用反光成像的原理看清圖像，在其殼和觸手之間長有數10 個反光眼，當有光線照射時，由於其反射面的反光，這些眼睛看上去像是發光的藍色或綠色珍珠。用反光眼的還有螯肢動物裡的

蜘蛛，如果用手電筒在夜晚照射它們就會發現它們的眼睛異常明亮。反光眼的好處是能夠在較暗的環境中獲取信息，但是收集的圖像信息並不清晰。在一些高等動物中也有使用反光原理夜視的，比如犬科、貓科動物夜晚泛著綠幽幽的眼睛，實際上就是利用反光的原理，並且還不會影響圖像的清晰度。

蜘蛛的反光眼

想要形成高質量的圖像要什麼辦，最後出現了兩種辦法：一種是利用大量的晶狀體將光線匯聚在視網膜上，這個就是昆蟲的複眼眼（compound eye）。複眼由幾百上千個結構相同的"小眼"組成，最終聚集成一個視角極廣的圓球狀眼睛，每個小眼只負責接收那塊區域的光線，最終形成一幅廣闊的圖像。寒武紀的奇蝦、三葉蟲以及後來的昆蟲就是複眼的結構。然而複眼看到的畫面質量與其小眼的數量有關，相當於幾千像素的照片，但是移動中的物體會被不同的小眼依次感受到，依次它們的眼睛能夠看到快速運動的信息。

複眼

而另一種就是讓視網膜凹陷，然後用一個晶狀體在視網膜上成像，這種就是脊椎動物使用的單眼（simple eye），人類是這種眼睛，另外還有一種軟體動物章魚也是這種類似的眼睛。

章魚的眼睛

人眼與章魚眼——單透鏡眼

之前有讀者問過：人眼與章魚眼這樣如此精巧的眼睛是如何形成的，為什麼人類的眼睛是反著的，而章魚的眼睛是正著的。（詳見：）實際上人眼與章魚眼的工作原理都與相機類似，通過晶狀體將光線聚焦在視網膜（的電荷耦合元件）上，而瞳孔（光圈）則控制著進光量。所以被稱作單透鏡眼。

章魚的"正貼"眼

章魚的視網膜之所以是"正貼"著的是因為在最開始的時候，章魚的感光細胞是在皮膚的表面，所有的神經纖維都在這些感光細胞的下面，而後逐漸向內凹陷，最後由晶狀體填充，而所有的神經纖維都匯聚在眼球后方，進行視覺處理後傳送給大腦。

人類的"反貼"眼

脊椎動物的眼睛早期只是分佈在神經管上用於感受晝夜交替的一部分，並沒有所謂的視力，而且因為早期脊柱動物都是類似於文昌魚一樣身體幾乎是透明的，所以感光細胞在底下並沒有什麼毛病。

文昌魚

然而隨著神經管不斷變大，使得這一部分的感光細胞能夠接受到的光線越來越少，尤其是後來還發展出不透明的頭蓋骨。所以為了能夠獲得更多的光線，這些感光細胞只能繞開神經管向兩側突出，而原來的感光細胞逐漸退化，變成了松果體，也就是所謂的第三隻眼。因為是在神經管下形成的感光細胞，所以最後形成視網膜的時候只能在這些神經細胞的下方，這就是人眼"反貼"的原因。

我們視網膜上覆蓋著三層細胞

該怎麼"補救"我們的眼睛？

生物的演化都是在原來的基礎上進行的，所以一開始我們就"錯"了，那也只能在這個基礎上進行"補救"了。我們的眼睛由於是"反貼"著的，所以相應的問題也很多：

比如神經細胞會擋在視網膜前，會阻擋和吸收部分光線，使得圖像不清晰；而神經纖維要將收集到的訊息傳送給大腦就必須要穿過視網膜，於是我們就有了"盲點"；

遮住一邊眼睛，然後移動你的頭，你會發現在某一瞬間只能看到一顆星星

由於神經纖維在視網膜的前方，所以沒有神經纖維的拉住，很容易造成視網膜脫落；

易脫落的視網膜

最後由於需要給眼睛提供養分和散熱，在視網膜前面密佈著網狀的血管，一但出血就會影響視力。

眼底出血

關於圖像不清晰的問題，我們後來發展出了黃斑。黃斑的作用是在我們凝視著某個點的時候，周圍的神經纖維與各種細胞都會想著四周避讓開，在黃斑的中間會形成一個凹陷處，通過晶狀體的光線會在這個凹陷處直接投射到視網膜上，並且黃斑後方的感光細胞極其密集，使得我們能夠非常清晰的看到我們想看清的地方，比如你看這行文字的時候，不要移動眼睛注視的方向，然後會發現其它地方的文字分辨率明顯降低

。這樣的也有一個好處那就是能讓我們的大腦能夠更集中處理你想看的的地方的信息。