眼の進化
眼の起源が一度であるか、複数回であるかは、眼の定義にも依存する。眼の形成に用いられる遺伝的機構は、眼を持つ多くの生物に共通している。これは祖先がなんらかの光感受性のある器官を、専門化された光学器官は欠いていたとしても、用いていたことを示唆する。しかし光受容細胞でさえ、分子的によく似た化学受容細胞から何度か進化した可能性がある。光受容体細胞もおそらくカンブリア爆発のかなり前から存在していた。高位の類似点、たとえば脊椎動物とタコ類で独立して水晶体にクリスタリンが用いられていることなどは、より基本的な役割を果たしていたタンパク質が眼で新規の機能を持つに至ったコオプション(外適応)が起きたことを意味する。
すべての光受容器官に共通する特徴は、オプシンと呼ばれる光受容タンパク質ファミリーを持つことである。全部で七つのオプシンのサブファミリーは動物の最終共通祖先の中ですでに存在していた。加えて、眼の位置決定のツールキット遺伝子はすべての動物で共通である。PAX6遺伝子はマウスからヒト、ショウジョウバエにいたるまで、個体のどこで眼を発達させるかを制御している。これらの上流遺伝子は、現在それらが制御している構造のほとんどよりもずっと古いことを意味している。眼の発達に関して新しい役割を獲得する前には、異なった機能を持っていたはずである 。感覚器官の進化はおそらく脳よりも前だった。脳は処理すべき情報をもたらす感覚器より前には存在する必要がなかった。
水晶体はいくつかの系統で独立して進化した。シンプルな穴が開いただけの「杯状眼」は、水晶体を備えることで網膜に届く光量を増大させることができる。
初期の葉足動物の水晶体付き単眼は、像を網膜の後ろで結んでいた。そのために像の一部はうまくピントを合わせることができなかったのだが、光をうまく集めることで生物はより深く暗い水中でも見ることが可能になった。その後の水晶体の屈折率の増加は、より鮮明な視覚をもたらしたと考えられる。
おそらくカメラ眼の水晶体の発達は異なる道筋をたどった。ピンホール眼の開口部を被う透明な細胞は二つの層に分かれた。体液は当初は酸素や栄養を循環させるためと免疫のために用いられていた。レンズ組織の分割は脱皮に起源を持つかもしれない。もっともこのような光学系は発見されていないし、発見される可能性も大きくない。このような軟組織は化石になることが滅多にない。
脊椎動物の網膜は脳に起源を持つのに対して、水晶体は上皮細胞に由来し、高濃度のタンパク質クリスタリンを持つ。クリスタリンの濃度は周辺部から中心に向かうにしたがい濃くなり、必要な屈折率を水晶体に与えている。しかしどのようなタンパク質が用いられるかは重要ではないようである。クリスタリンは特に透明度が高いわけではない。たとえばワニや一部の鳥類では乳酸脱水酵素が用いられている。タンパク質の濃度勾配の適切な分布が、水晶体の鍵となっている。