眼の進化
色を見分ける能力は、仲間や食物や捕食者をよりうまく見分けることを可能にし、生物に異なる選択的な有利さをもたらす。実際に単純な感覚器=神経メカニズムでも、逃げたり採餌したり隠れたりのような一般的な行動パターンをコントロールすることが可能になる。二つの主要なグループで、多数の波長特異的な行動パターンが発見されている。450nm以下の波長は自然の光源と関係があり、450nm以上の波長は反射光源と関連がある。オプシンは異なる波長の光を見分けるためにわずかに調整され、光受容体細胞が複数の色素を発達させたとき、色覚は進化した。形態的適応というよりは化学的適応として、これは眼の進化のどの段階でも起きた可能性がある。同様に、暗所と明所に適した視覚は、受容体が錐体と桿体に分化したことで発生した。
1802年、神学者ウィリアム・ペイリーは眼の複雑さを奇跡の証拠と見なした。眼のような複雑な構造が自然選択によってどう進化したのかを説明するのは困難なことだと考えられた。チャールズ・ダーウィンは『種の起源』の中で自然選択によって眼が進化したと考えるのは一見したところ「このうえなく不条理のことに思われる」と書いた。しかし彼は、それを想像することは困難であっても完全に可能なことである、と説明を続けた。
彼は「ただ色素によって包被されているだけで他の機構は何も持たない視神経」から「かなり高度の完成化の段階」までの漸進的な進化を示唆した。そして現存している中間段階の例を挙げた。ダーウィンの示唆はすぐに正しかったと示された。現在の研究は眼の進化と発達に関連する遺伝的メカニズムに焦点が当たっている。
だがカップ状のくぼみは、射す光の角度によって細胞の一部分だけが照らされるので方向の識別を可能にした。
くぼんだ目はカンブリア紀には登場しているが、古代のカタツムリに見られ、今日生きているカタツムリや、プラナリアのような他の無脊椎動物に見られる。プラナリアはカップ型の目を持ち、光の方向と強度をわずかに識別できる。眼の穴が徐々に深まり、光受容細胞の数が増えることでより精確な視覚情報を得ることができるようになる。
光が発色団に吸収されると、化学反応により光のエネルギーは電気信号に変換され(神経を持つ生物であれば)神経系に送られる。光受容細胞は視覚情報を脳に送るための薄い細胞の膜、網膜の一部を成す。しかしエダアシクラゲ(Cladonema) のようなクラゲの一部は精巧な眼を持つが、脳がない。彼らは眼でとらえた情報を直接筋肉へ送っており、脳によって中間処理をしない。
カンブリア爆発の時期に眼は急速に発達し、イメージ情報処理と方向の識別能力は劇的に高まった。