O mais antigo preservado visual sistemas, podem ser encontradas no extinto trilobitas, marinha euarthropods que existia entre cerca de 520 e 250 milhões de anos atrás. Porque eles possuíam uma cutícula calcificada, eles têm um bom registro fóssil, e comumente as superfícies de lentes de seus olhos compostos emparelhados estão bem preservadas. As estruturas sublensares, no entanto, permanecem desconhecidas. Três tipos de olhos foram distinguidos. Os olhos holocroais, apomórficos para trilobitas, normalmente têm muitas lentes pequenas contíguas, colocadas em uma superfície visual em forma de rim. A ótica da lente, a escala angular da visão, e a ontogenia foram estabelecidas para muitos olhos compostos. Alguns trilobitas pelágicos têm olhos enormes, subtendendo um campo de visão panorâmico. Os olhos esquizocroais são encontrados apenas em um grupo, os facopídeos (Ordoviciano a Devoniano). Eles têm lentes grandes, separadas umas das outras por material cuticular, e as lentes têm uma estrutura interna complexa de doublet ou triplet, que pode focar a luz bruscamente. A ótica dos olhos facopídicos está se tornando cada vez mais conhecida, apesar do fato de que não há contrapartes diretas em nenhum artrópode vivo hoje. Os olhos esquizocroais são apomórficos para os facopídeos e foram derivados por pedomorfose de um precursor holocroal. Os olhos abatocroais estão confinados a um grupo Cambriano de curta duração, os eodiscídeos (dos quais a maioria dos Representantes era cega). Menos se sabe sobre eles do que outros olhos trilobitas e suas origens permanecem obscuras. Alguns grupos trilobitas não tinham olhos, mas tinham outros tipos de órgãos sensoriais. Nos tempos Devonianos superiores, vários grupos de trilobitas foram submetidos independentemente à redução progressiva dos olhos, levando à cegueira, relacionada às condições ambientais prevalecentes da época. Os últimos trilobitas (da Idade carbonífera e Permiana), no entanto, tinham olhos holocroais normais, que persistiram até a extinção final dos trilobitas no final do Permiano.

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