一班科學家研究咗1,098隻蜘蛛,橫跨39個物種同8個科,發現蜘蛛唔同對眼睛嘅大細可以獨立變化,唔係一齊變大變細 。呢個模式支持咗「發育模塊化」嘅概念:蜘蛛唔同對眼睛好似獨立嘅零件,可以各自調整大細嚟適應唔同生態需要 。
另一項更深入嘅單細胞測序研究就發現,蜘蛛眼睛發育用到嘅Hedgehog信號通路,同其他動物(包括人類)用到嘅係同一條 。事實上,動物視覺系統嘅發育都依賴一系列古老而保守嘅「視網膜決定基因」(RDGs),例如 Pax6、Wnt 基因、hh、dpp 同 atonal 嘅類似物 。
簡單講,蜘蛛眼嘅多樣性唔係來自發明全新眼睛,而係將一套古老嘅發育程式修改吓、組合吓,就砌出適合唔同生活方式嘅眼睛。例如,靠視力捕獵嘅蜘蛛同埋織網等獵物上門嘅蜘蛛,佢哋唔同對眼睛嘅大細比例就好唔同 。
墨西哥盲洞穴魚(Astyanax mexicanus)喺漆黑嘅洞穴生活咗好耐,已經冇咗功能上嘅眼睛 。但科學家發現,佢哋對光嘅行為反應同有眼嘅近親(棲息喺水面嘅魚)完全相反:水面魚冇光嗰陣會周圍游,想搵光源;但洞穴魚反而見到光先會變得異常活躍,迅速逃離有光嘅洞穴入口,避開嗰度嘅捕食者 。
研究團隊用全腦功能性影像技術,配合已經建立好嘅洞穴魚大腦地圖,發現呢個行為逆轉嘅關鍵在於一條古老嘅多巴胺神經迴路 。本來,呢條迴路喺水面魚身上係用嚟感應黑暗嘅;但喺洞穴魚大腦入面,呢條迴路入面某啲神經元嘅反應「調轉咗」——本來對黑暗有反應嘅細胞,變咗對光有反應 。
更重要嘅係,早前嘅大腦地圖研究已經發現,洞穴魚大腦嘅丘腦區域擴張咗,而負責視覺處理嘅區域就縮細咗 。呢個唔係成個大腦一齊變大或變細,而係區域性嘅調整,顯示演化係有針對性地改裝大腦結構 。
蜘蛛眼嘅研究,展示咗演化點樣用番同一套古老嘅發育基因,透過「模塊化」嘅設計,砌出適合唔同生態需要嘅眼睛。盲洞穴魚嘅研究,就展示咗演化點樣改裝一條現成嘅神經迴路,令佢負責嘅行為完全相反。
兩個研究都強烈支持一個觀點:演化唔係一個由零開始嘅發明家,而係一個精打細算、擅於翻新嘅「裝修佬」,將現有嘅零件改裝成新功能,用得就唔會嘥 。