进化奇迹：眼睛的功能像照相机一样，可以提供经过微调的视觉系统。 由于其复杂性，查尔斯达尔文将眼睛描述为通过渐进进化步骤对其自然选择理论提出的最大潜在挑战之一。

脊椎动物和无脊椎动物视觉之间的一个显着差异在于一种独特的蛋白质，该蛋白质负责对视觉至关重要的细胞进行特化。 已知蛋白质中的突变会导致多种疾病，例如色素性视网膜炎，但由于没有明显的遗传前体，其进化起源仍然难以捉摸。

加州大学圣地亚哥分校生物科学学院的科学家在《美国国家科学院院刊》上发表论文，现已将 5 亿年前脊椎动物 IRBP 的起源追溯到细菌来源。 由于现在可用的完整详细基因组的数量不断增加，他们使用系统发育重建方法的发现成为可能。 他们对生命之树的 900 多个基因组进行的分析表明，脊椎动物眼睛中的 IRBP 整合并不是传统垂直基因转移的结果，传统的垂直基因转移是利用现有的遗传物质来适应或“修补”进化进步。 相反，IRBP 是通过外来细菌基因的水平基因转移获得、复制和整合的。

“这是一个巨大的转变，因为这是一种从细菌中引入的全新遗传物质，”该论文的资深作者、生物科学副教授 Matt Daugherty 说。 前加州大学圣地亚哥分校本科生 Chinmay Kalluraya 领导了这项研究，加州大学圣地亚哥分校研究生 Alexander Weitzel 和 Brian Tsu 贡献了计算专业知识。 “这项研究表明，一项将脊椎动物的眼睛与其他所有眼睛区分开来的重大创新并不是通过分子修补完成的，而是基因创新的一大飞跃。”

一旦从细菌中获得了最终成为 IRBP 的关键基因，脊椎动物的新大门就打开了，它允许类视黄醇（眼睛中直接感知光的分子）在细胞类型之间穿梭，以有效地回收它以进一步感知光。 这种感光或光感和类视黄醇回收的分离为脊椎动物和它们的视觉提供了独特的功能。

“为了看到不同波长的东西，周围需要有足够的光，这就是为什么我们可以在黑暗中看得很好的论据之一——我们拥有许多无脊椎动物似乎没有的酶回收系统，” 分子生物学系研究员多尔蒂说。 “眼睛是多样而复杂的，由于这个系统，我们已经走上了这条路。”

随着来自更多生物体的更多基因组变得可用，研究人员相信其他关键功能和系统也将类似地追溯到细菌。

多尔蒂说：“这重塑了我们思考进化的方式，以及我们思考似乎凭空出现的复杂结构的方式。”

除了 Kalluraya、加州大学圣地亚哥分校的 Selma 和 Robert Silagi 本科优秀奖获得者、现在是麻省理工学院的研究生之外，Weitzel、Tsu 和 Daugherty 也是这篇论文的共同作者。 该研究得到了美国国立卫生研究院（R35 GM133633 和 T32 GM007240）、皮尤生物医学学者计划、Burroughs Wellcome 基金会传染病发病机制研究人员、加州大学圣地亚哥分校 Halıcıoğlu 数据科学研究所和加州大学圣地亚哥分校 Triton 研究所的支持 和实验学习学者计划。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。