วิวัฒนาการของตา
ระยะต่าง ๆ ของวิวัฒนาการตา > ตายุคต้น ๆ

หน่วยประมวลแสงพื้นฐานของตาก็คือเซลล์รับแสง ซึ่งเป็นเซลล์พิเศษที่มีโมเลกุลสองอย่างในเยื่อหุ้มเซลล์
คือโปรตีนไวแสงอ็อปซิน ซึ่งล้อมรอบสารรงควัตถุ chromophore ที่ช่วยแยกแยะสี
กลุ่มเซลล์เช่นนี้จะเรียกว่า จุดไวแสง (eyespots) ซึ่งวิวัฒนาการเกิดขึ้นเองกว่า 40-65 ครั้ง
จุดไวแสงจะช่วยให้สัตว์รับรู้ทิศทางและความสว่างโดยพื้นฐาน แต่จะไม่พอแยกแยะวัตถุต่าง ๆ จากสิ่งแวดล้อม
การพัฒนาระบบที่สามารถแยกแยะทิศทางของแสงที่ละเอียดจนถึงไม่กี่องศาดูเหมือนจะเป็นเรื่องยากกว่ามาก และไฟลัมสัตว์เพียงแค่ 6 ไฟลัมจาก 30กว่า ไฟลัม
ได้พัฒนาระบบเช่นนี้
แต่สปีชีส์สิ่งมีชีวิต 96% ทั้งหมดในปัจจุบันก็อยู่ในไฟลัมเหล่านี้
ระบบรับแสงที่ซับซ้อนเช่นนี้เริ่มต้นจากการเป็นแผ่นไวแสงมีหลายเซลล์ซึ่งค่อย ๆ ยุบลงเป็นรูปถ้วย ซึ่งแรกสุดจะทำให้สามารถแยกแยะทิศทางของแสงได้ดีขึ้น โดยจะรู้ทิศทางได้ละเอียดยิ่งขึ้น ๆ เมื่อหลุมลึกลงเรื่อย ๆ 
เทียบกับแผ่นไวแสงแบน ๆ ที่ไม่สามารถกำหนดทิศทางของแสง
เพราะแสงไม่ว่าจะมาจากทิศทางไหนก็จะกระตุ้นเซลล์รับแสงเดียวกัน
ตาที่มีรูปถ้วยจะช่วยให้แยกแยะทิศทางได้บ้าง เพราะแสงในทิศต่าง ๆ จะกระตุ้นเซลล์รับแสงที่ต่างกัน 
ตาเป็นหลุม ซึ่งเกิดขึ้นโดยยุคแคมเบรียน จะเห็นได้ในหอยทากดึกดำบรรพ์[โปรดขยายความ]
และก็พบด้วยในหอยทากและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ยังมีอยู่ทุกวันนี้ เช่น พลานาเรีย
พลานาเรียสามารถแยะแยะทิศทางและระดับแสงได้เล็กน้อยเพราะมีเซลล์จอตาเป็นรูปถ้วยที่มีสารรงควัตถุอยู่อย่างหนาแน่น
ซึ่งช่วยกันเซลล์ไวแสงจากแสงทุก ๆ ทิศทางยกเว้นจากช่องเดียวที่เปิดให้แสงเข้า
อย่างไรก็ดี ตาต้นแบบเช่นนี้ก็ยังมีประสิทธิภาพในการตรวจจับความมีหรือไม่มีแสงได้ดีกว่าตรวจจับทิศทางของแสง
โดยสถานการณ์นี้จะค่อย ๆ เปลี่ยนไปเมื่อหลุมตาลึกลงเรื่อย ๆ และมีจำนวนเซลล์รับแสงเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ได้ข้อมูลทางตาที่แม่นยำเพิ่มขึ้น
ในสัตว์ที่ซับซ้อนกว่านั้น เมื่อ chromophore ดูดกลืนโฟตอน ปฏิกิริยาเคมีจะถ่ายโอนพลังงานของโฟตอนเป็นพลังงานไฟฟ้า แล้วส่งต่อไปยังระบบประสาท 
เซลล์รับแสงจะเป็นส่วนของจอตา ซึ่งเป็นชั้นเซลล์บาง ๆ ที่ส่งข้อมูลทางตา
รวมทั้งข้อมูลแสงและข้อมูลเกี่ยวกับระยะช่วงวัน ซึ่งจำเป็นสำหรับระบบจังหวะเซอร์เคเดียนในสมอง
อย่างไรก็ดี ก็ยังมีแมงกะพรุนบางชนิด เช่นในสกุล Cladonema ซึ่งมีตาที่ซับซ้อนแต่ไม่มีสมอง
ตาจะส่งกระแสประสาทไปยังกล้ามเนื้อโดยตรงโดยไม่มีสมองที่ช่วยประมวลผลในระหว่าง
ในช่วงเหตุการณ์ระเบิดสิ่งมีชีวิตยุคแคมเบรียน การพัฒนาของตาได้เร่งขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยมีการประมวลภาพและการตรวจจับทิศทางของแสงเป็นการเปลี่ยนแปลงใหญ่ ๆ
หลังจากเขตเซลล์ไวแสงกลายเป็นรูปถ้วย ก็จะมาถึงจุดที่การลดขนาดของรูแสง จะมีประสิทธิภาพเพิ่มรายละเอียดของภาพมากกว่าที่ถ้วยรับแสงจะลึกลงเรื่อย ๆ
โดยลดขนาดรูแสง สัตว์ก็จะสามารถสร้างภาพได้จริง ๆ ช่วยให้รับรู้ทิศทางแสงได้ละเอียดขึ้น พร้อมกับการรับรู้รูปร่างโดยบางส่วน
ตาชนิดนี้พบในหอยงวงช้าง
เป็นตาที่ไม่มีกระจกตาหรือแก้วตา (เลนส์ตา) ซึ่งทำให้มีรายละเอียดน้อยและเห็นภาพมัว ๆ แต่ก็ยังเห็นดีกว่าแผ่นไวแสงในยุคต้น ๆ
ต่อมาการงอกเกินของเซลล์โปร่งแสงจึงช่วยกันการเปื้อนและปรสิต
เมื่อช่องต่าง ๆ ของตาเกิดแยกจากกัน ก็จะค่อย ๆ เปลี่ยนเกิดสารน้ำพิเศษในลูกตา เพื่อให้เกิดความเหมาะสมสูงสุดในการกรองแสง ในการกันแสงอัลตราไวโอเลต ในการทำงานในน้ำหรือนอกน้ำ และเพื่อดรรชนีหักเหแสงที่เหมาะสุด
ในสัตว์บางชั้น ชั้นต่าง ๆ ของตาอาจสัมพันธ์กับคราบหรือเปลือกนอกของสัตว์
ตัวอย่างนี้เห็นได้ในหนอนกำมะหยี่ที่เปลือกนอก (cuticula) จะเข้าเป็นส่วนของกระจกตาด้วย
คือกระจกตาจะประกอบด้วยชั้น cuticula เดียวหรือสองชั้นขึ้นอยู่กับว่า หนอนได้ลอกคราบเร็ว ๆ นี้หรือไม่
พร้อมกับเลนส์ตาและสารน้ำในลูกตาสองส่วน กระจกตาจะมีหน้าที่รวมแสง ช่วยโฟกัสแสงที่จอตา
และป้องกันลูกตา โดยให้กำลังหักเหแสงเป็น 2/3 ของตาทั้งหมด
เหตุผลหลักที่ตามีหน้าที่เฉพาะเพื่อตรวจจับสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นในพิสัยจำกัด (คือ สเปกตรัมที่มองเห็นได้)
อาจเป็นเพราะสปีชีส์แรก ๆ สุดที่ไวแสงเป็นสัตว์น้ำ และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นโดยเฉพาะสองชนิด คือ สีน้ำเงินและสีเขียวที่มองเห็นได้ สามารถผ่านเข้าไปในน้ำได้
โดยคุณสมบัติกรองแสงของน้ำเช่นนี้ ก็มีอิทธิพลต่อความไวแสงของพืชต่าง ๆ ด้วย