Selon une étude récente publiée dans la revue Nature, les premiers ancêtres de tous les vertébrés (y compris les humains) n'avaient peut-être pas vu le monde avec seulement deux yeux comme nous le faisons aujourd'hui, mais avaient quatre yeux. Cette découverte surprenante suggère que les « yeux frontaux » supplémentaires de ces anciennes créatures n'ont pas complètement disparu, mais ont évolué vers la glande pinéale, qui est enfouie profondément dans le cerveau humain et est responsable de la régulation de nos cycles de sommeil, même si elle n'a plus de fonction d'imagerie.
L'étude est basée sur des fossiles trouvés dans la région de Kunming en Chine, une région connue pour son assemblage de fossiles bien préservés datant du début de la période cambrienne (il y a environ 518 millions d'années). Les chercheurs Sihang Zhang et Peiyun Cong ont découvert ici deux spécimens de poissons de Kunming (myllokunmingid), qui seraient les plus anciens vertébrés connus. Quatre taches noires sur le devant de la tête sont clairement préservées dans le fossile : une tache plus grande de chaque côté (les yeux réguliers) et une deuxième paire de taches plus petites entre elles, juste au-dessus de la tête.
La communauté scientifique a longtemps pensé que cette paire de structures médianes était constituée des sacs nasaux (l'organe de l'odorat). Cependant, cette explication a toujours été discutable car les premiers vertébrés de l’époque n’avaient généralement qu’une seule narine. Pour percer le mystère, l’équipe a analysé les fossiles au microscope électronique et a trouvé des mélanosomes – de minuscules inclusions contenant de la mélanine – au sein de ces structures. La mélanine détermine non seulement la couleur des yeux, mais plus important encore, elle absorbe la lumière pour former des images. Jakob Vinther, co-auteur de l'étude à l'Université de Bristol, a déclaré que les plus anciens fossiles de mélanine découverts précédemment ne remontent qu'à la période carbonifère, il y a environ 300 millions d'années, mais cette découverte repousse considérablement ce record jusqu'à il y a 518 millions d'années, ce qui est très excitant.
En plus de la mélanine, les chercheurs ont également trouvé des empreintes du cristallin à l’intérieur de ces organes, confirmant ainsi qu’il s’agit bien d’yeux. Winser a expliqué que cela signifie que ces animaux ont non seulement deux grands yeux sur les côtés de leur corps, mais aussi deux petits yeux sur le dessus de leur tête, et ces quatre yeux sont tous des « yeux de caméra » dotés de capacités d'imagerie. Winser a déploré : "Imaginez que nos ancêtres utilisaient quatre yeux pour observer le monde lorsqu'ils nageaient dans l'océan il y a 500 millions d'années. C'est tout simplement incroyable. Cela leur a probablement donné un champ de vision plus large."
L’étude a souligné que ces premiers vertébrés se trouvaient au bas de la chaîne alimentaire. En tant que filtreurs, ils ont dû faire face à une pression énorme pour survivre. Dans les océans cambriens remplis de prédateurs, disposer d’un champ de vision plus large et de la capacité de détecter les dangers d’en haut aurait constitué un énorme avantage évolutif. Au fil du temps, la niche écologique des vertébrés a changé, passant de filtreurs passifs à carnivores actifs. Au cours de ce processus, la paire d’yeux située au sommet de la tête a progressivement dégénéré, a perdu sa fonction visuelle et a finalement évolué vers la glande pinéale, un organe neuroendocrinien non sensoriel responsable de la sécrétion de mélatonine et de la régulation de l’horloge biologique.
Elias Warshaw, paléontologue à l'University College de Londres qui n'a pas participé à l'étude, a exprimé son approbation de la découverte. Il estime que l'hypothèse proposée dans cette étude a été entièrement testée et que les résultats sont raisonnablement expliqués, ce qui aidera les scientifiques à décrire plus clairement les premiers stades de l'évolution des vertébrés. Cette découverte réécrit non seulement notre compréhension de l’apparence de nos anciens ancêtres, mais révèle également les origines anciennes de l’organe mystérieux situé au plus profond du cerveau humain.