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標題:    扇貝的200只眼睛可能教會我們什么是視覺進化!     點閱:199   5/11/2019 1:50:15 PM

扇貝的200只眼睛可能教會我們什么是視覺進化!

扇貝的200只眼睛可能教會我們什么是視覺進化!

扇貝通常讓人聯想到一種海鮮佳肴,但是扇貝外殼邊緣有多達200只小眼睛可能很多人還不知道,這些眼睛的奇特之處更少有人會去關注。

這些軟體動物眼睛的復雜性在慢慢揭開。最近發表在《當代生物學》(Current Biology)雜志上的一項新研究顯示,扇貝眼睛的瞳孔會隨著光線的變化而放大或縮小,這使得它們的眼睛更具活力。

扇貝眼睛的光學構造與我們的眼睛器官非常不同。當光線進入扇貝眼睛時,它通過瞳孔、晶狀體、兩個視網膜(遠端和近端),然后到達眼睛后部由鳥嘌呤晶體構成的“鏡子”。

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彎曲的“鏡子”將光線反射到視網膜的內部表面,在那里神經信號被產生,并發送到一個小的內臟神經節或一組神經細胞,其主要工作是控制扇貝的腸道和內收肌。

扇貝眼睛的結構類似于先進望遠鏡中的光學系統,比我們之前想象的要復雜的多。

多年來,扇貝眼睛的物理和光學構成了一個令人困惑的問題。因為眼睛的主要視網膜離“鏡子”太近了,這樣光線幾乎完全沒法聚焦。

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當視網膜離晶狀體近時沒法沒法清晰成像(圖源:百度百科)

換句話說,視網膜近端上的任何圖像都是模糊的,這似乎很不合理。

這次研究的研究人員發現扇貝的瞳孔能夠打開和收縮,不過它們的瞳孔反應沒有我們的那么快。

扇貝瞳孔的直徑最多變化50%,擴張或收縮可能需要幾分鐘。而且他們的眼睛不像我們的眼睛有虹膜,而是眼角膜中的細胞通過從薄而平到高而長來改變形狀。

這些收縮可以改變眼角膜本身的曲率,從而開啟扇貝眼睛可能改變形狀并對光作出反應的可能性,從而使其在視網膜近端形成更清晰的圖像成為可能。

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扇貝眼睛的唯一神秘之處不只是適應性反射鏡。事實證明扇貝眼睛的視蛋白是我們眼睛的三倍。

視蛋白是一種感光蛋白,存在于視網膜的感光細胞中,將介導光轉化為電化學信號。

科學家們還不知道扇貝視蛋白是在每只扇貝眼睛中都有表達,還是眼睛在視覺光譜的不同通道中有特殊的功能。

雙殼類動物已經多次進化出某種形式的眼睛。有些蛤蜊甚至有復眼(一種由不定數量的小眼組成),或具有多個視覺單元的眼睛,盡管它們不同于昆蟲的復眼。

通過研究動物外部的不同視蛋白,研究人員可以測量它們的吸收,并最終了解它們在不同動物體內的工作原理。

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眼睛在所有動物身上可能至少進化了50或60次,在許多情況下,視覺的分子基礎(將光信號轉化為電信號的蛋白質)變化很大。

目前最大的進化問題是,這些蛋白質是如何進化到對光線進行采樣的? 然后,它又是如何被指定到動物可能出現的不同類型的光環境中的呢?

有可能視蛋白是從動物體內的其他功能中被重新利用于眼睛的。

盡管不同動物的眼睛形態和光感受器各不相同,但控制眼睛發育的基因卻非常相似。

例如,Pax6是哺乳動物眼睛發育的關鍵發育基因,它在扇貝眼睛的發育中起著類似的作用。

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研究人員表示,這些相似之處表明許多類型的眼睛可能是因為光誘導的壓力進化而來的,紫外線損傷導致生物體必須保護的特定分子變化。

令人驚訝的是,一次又一次,所有這些用于構建眼睛,也用于視覺的組件都具有這些保護功能。

在這些成分的深層歷史中,有一些基因特征會引發對光誘導應激的反應,比如修復紫外線輻射造成的損傷或檢測紫外線損傷的副產品。

研究人員表示,一旦檢測和應對紫外線損傷的一系列基因一起表達出來,那么這可能是用一種新的方式將這些部分結合起來,就是讓你有一只眼睛。

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壓力因素可能是第一次把這些因素結合在一起,因此,導致視力的這些不同成分之間相互作用的根源,更多地歸因于這種壓力因素。

一旦這些成分存在,不管是色素、感光細胞還是晶狀體細胞,自然選擇就會將它們精心加工成眼睛。

無論扇貝眼睛是什么做成的,它們都有一些令人印象深刻的功能,就是可以像望遠鏡一樣彎曲它們內部的“鏡子”,使光線聚焦。

所以,下次你享用蒜泥扇貝的時候,不要想象軟體動物會盯著你看。






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