עין (בעלי חיים)
התפתחות אבולוציונית של העין

המקור המשותף לכלל העיניים בעולם החי מבוסס על מספר מאפיינים גנטיים ואנטומיים שניתן למצוא בכל סוגי העיניים. כלומר, חרף המגוון הגדול בסוגי העיניים שניתן לזהות בממלכת החי, מקור כולן הוא באותה עין-קדומה, שהתפתחה לפני כ-540 מיליון שנים בקירוב. על-פי הערכת המדענים, קצב התפתחות העין נמשך על-פני מספר מיליוני שנים בלבד – פרק זמן קצר במונחים אבולוציוניים – שכן הטורף הראשון שהגיע לכלל ראייה הצית מעין "מרוץ" ביולוגי-אבולוציוני. בעלי החיים הניצודים וטורפים "נאלצו" להדביק ואף להשיג את הפער במהירות, כדי לזכות ביתרון הישרדותי, והמגוון הנוכחי הרחב של סוגים ותת-סוגים של עיניים שהתפתחו במקביל הוא פועל יוצא של אותו מרוץ ביולוגי.
עיניהם של בעלי-חיים שונים התפתחו על פי צורכיהם המיוחדים. עיניהם של עופות טורפים הן בעלות חדות ראייה גבוהה ביותר בהשוואה לעיני בני האדם, וחלקן אף מסוגלות לראות בתחום העל-סגול. עיניהם של חולייתנים ורכיכות משמשות כדוגמה להתפתחות אבולוציונית מקבילה, וזאת למרות מקורן המשותף.
העיניים הקדומות ביותר בממלכת החי היו עשויות מעין טלאים-טלאים של שכבות קולטני-אור (פוטורצפטורים) שדמו בהתפתחותם לאלו של קולטני הריח באף וקולטני הטעם בפה. אותן עיניים קדומות יכלו להבחין בין סביבה מוארת לסביבה חשוכה בלבד, מבלי יכולת לזהות את כיוון האור ומקורו. מעריכים כי אורגניזמים שפיתחו יכולות זיהוי אור בסיסית זו שרדו יותר מאורגניזמים הנעדרים יכולת זו, כיוון שיכלו להימלט מאזורי מים רדודים שספגו קרינה מהשמש לאזורים עמוקים ובטוחים יותר.
קולטני אור בסיסיים אלה התפתחו עם הזמן למעין גומחה המתמחה באיתור תנועה על ידי ניצול הזווית שבה פגעו קרני האור כדי לזהות את מקור האור. אותה גומחה המשיכה והתפתחה עם השנים, פתח החשיפה לאור הצטמצם, ומספר קולטני-האור עלה – מה שייצר מעין מבנה המזכיר לִשְכָה אֲפֵלָה (קמרה אובסקורה) שאיפשרה זיהוי צורות עמומות. התפתחות אבולוציונית זו אפשרה לאורגניזמים לזהות תנועה ולהימלט מטורפים, אורגניזמים שלא התפתחו בהתאם נכחדו מהר.
צמיחתה של שכבת תאים דקה ושקופה על-פני הפתח הקדמי, ששימשה תחילה כשכבת הגנה לקולטני-האור, איפשרה חלוקה והפרדה של לשכות העין השונות, התפתחות של הנוזל המימי והנוזל הזגוגיתי, הגנה מפני קרינה מזיקה, אפשרה אופטימיזציה של יכולות סינון ספקטרום הצבעים, שיפרה באופן משמעותי את מקדם השבירה של העין ואת פעולתה של העין בסביבה חוץ-מימית. אותה שכבת תאים מגינה התפצלה בשלב מסוים לשתי שכבות שאפשרו זווית ראייה רחבה יותר ורזולוציה חדה יותר. אותה שכבת תאים המשיכה להתעבות באופן הדרגתי עם הזמן, ואצל מרבית בעלי החיים התווסף לה החלבון השקוף קריסטלין.
הפער שבין שתי רקמות התאים תרם ליצירת עדשה קמורה דו-צדדית שהיא מבנה אידיאלי ליצירת מקדם שבירה נורמלי. במקביל ובנפרד התפתחו שתי שכבות תאים נוספות, אחת שקופה והשנייה אטומה: הקרנית והקשתית, בהתאמה. הפיצול בין אותן שכבות תרם להיווצרות של נוזל מיימי שקוף (Aqueous Humor) שמזין את העדשה ואת הקרנית ומפנה חומרי פסולת.
אחת הדוגמאות המפורסמות ביותר של אבולוציה מתכנסת היא עין המצלמה של מחלקת הסילוניות (לדוגמה: דיונון ותמנון), של תת-מערכת החולייתנים (לדוגמה: יונקים) ושל מערכת הצורבים (לדוגמה: מדוזה). אבותיהם המשותפים האחרונים היו לכל היותר תא קולט אור פשוט, אך מגוון של תהליכים גרמו לעידון פרוגרסיבי של עיני המצלמה והובילו לכך שיש רק הבדלים קטנים בין עיצובי העין שלהם.
התפתחות העין בקרב בעלי חוליות משמש ביולוגים כמו ריצ'רד דוקינס כדי להדגים כיצד תהליך אבולוציוני הדרגתי לא מוביל בהכרח לתוצאה הנדסית מושלמת, היות ששיפורים מאוחרים נבנים על בסיס תכונות קיימות שכבר לא ניתן לשנותן. כך בקרב בעלי חוליות העין בנויה הפוך להיגיון הנדסי – החלק הרגיש לאור בתאים הממוקמים ברשתית מופנה אחורה, אל תוך הגולגולת, ואילו החלק שמוביל דם ואותות עצביים מופנה קדימה. דבר זה יוצר "פגם עיצובי", שכן כדי להגיע למוח החוטים העצביים חייבים להיכנס פנימה לתוך הראש, וריכוזם בחלק הקדמי של הרשתית יוצר כתם עיוור. לעומת זאת, עין הסילוניות מחווטת בכיוון ההפוך, עם דם וכלי עצב הנכנסים בחלק האחורי של הרשתית ולא בחזית כמו אצל החולייתנים.