方形瞳孔，超级视力……想不到眼睛藏了这么多秘密
北京科学中心2020-06-06 18:03
眼睛是心灵的窗户，不仅是人类观察世界的重要器官，也是人们与外界沟通的重要渠道。
为了普及科学用眼知识，提高眼健康水平，我国从1996年起，将6月6日设为一年一度的“全国爱眼日”。
借今天这个特殊的日子，小编就来给大家介绍一些与眼睛有关的冷知识。有哪些是你不知道的，快来看看吧！
达尔文的困扰
达尔文与《物种起源》眼睛的出现，一直被视为进化史上最引人注目的奇迹之一，就连达尔文也曾经在《物种起源》一书中提到，眼睛是自然界无与伦比的设计。
他本人甚至认为，眼睛的形成，很难用自然选择来解释。
不仅如此，其他科学家也一直试图找到眼睛进化的“中间形态”，却一直未能如愿。
目前，人们普遍认同的观点是，眼睛是由生物的感光细胞和感光器官演化而来。
三只眼虫（Euglena），红色斑点就是眼最常见的例子就是眼虫，这是一种介于动物和植物之间的单细胞真核生物，既能主动摄食，也能进行光合作用。
它们的鞭毛基部长有一小团类胡萝卜素，能够根据不同的朝向吸收不同剂量的光能，反馈为鞭毛不同的摆动方向，带动眼虫向光亮的方向移动，促进光合作用。
人们认为，这一小团让眼虫有了感光能力的色素，发挥了与眼睛十分类似的功能，因此被称为“眼点”。
随着进化，多细胞生物的“眼睛”开始向内凹陷，不仅能够更好地保护感光细胞，还具有了辨别方向的能力。
这种十分原始的“眼睛”，虽然不具有成像能力，但是在当时，已经足够让生物很好地生存下去了。
那么，从这种简单的结构，到结构复杂的眼睛，经历了怎样的演变历程呢？
随着时间的流逝，感光细胞处的凹陷逐渐形成星杯状，接着形成与小孔成像类似的“装置”，让眼睛具备了大致分辨物体形态的功能。
之后，杯身不断加深，杯口不断缩小，最终形成了我们现在所说的“眼腔”，形成了有晶体的眼睛。
由感光皮肤到章鱼眼睛的演化在随后的进化过程中，眼腔中出现了一层对感光细胞起保护作用的透明组织，并之后的进化过程中，分化出角膜、虹膜、晶状体、玻璃体等组织，眼部结构也变得越来越复杂，最终形成了我们拥有的，“现代化”的眼睛。
人眼结构示意图当然，自然界的眼睛在演化上除了演化出晶状体眼，还有一个是复眼。我们的眼睛是晶状体眼，节肢动物的眼睛是复眼。
复眼中的每个小眼内只有少数几个视细胞，靠着千百个复眼，就可以将像素一样的画面组合成一个完整的影像。
这一特点，让昆虫能够看清高速移动的物体，甚至连物体的运行轨迹都能看得一清二楚，而不是像其他动物一样，只能看清自己注视的一点。
蜻蜓的眼部照片及复眼的结构示意图而且，在不同的动物类群中，相似的眼睛有可能并不是单一起源的，而是在后期各自独立演化的。
那么，人眼的结构是眼睛进化的“最终形态”吗？答案是否定的。
眼睛的“进化树”实际上，早在结构简单的“原始眼”出现后不久，眼睛的进化树就已经出现了分叉。
动物在不同的生存环境中，进化出了各种不同的眼睛，有的看上去还十分古怪接下来，就让我们选取其中的几个代表，一起来了解一下吧。
“颜文字”一样的瞳孔
瞳孔，指的是人或其他动物，虹膜中心的空洞。
在我们的印象中，大多数动物的眼睛，都和人一样是圆形的，然而，许多动物为了适应生存环境，都在漫长的进化过程中演化出了形态各异的瞳孔形状。
“W”形瞳孔的乌贼作为动物界眼睛进化程度最高的动物之一，乌贼的瞳孔呈现为一种古怪的“W”形。
因此，乌贼的眼睛虽然不具有识别颜色的能力，却能够看到光的偏振，即使是在十分昏暗的环境中也能看到不同物体之间的鲜明对比。
山羊的长方形瞳孔拥有与众不同的瞳孔形状的还有山羊，它们的瞳孔扩大时呈长方形。
宽大的瞳孔不仅让山羊具备了夜视能力，还将它们的视野范围扩大到了320°-340°，远大于正常范围在160°-210°之间的人类视野。
这也就意味着，山羊几乎不用转头，就能看周围的一切。
自然选择中的眼睛
动物经过漫长的进化过程，才有了眼睛，然而有的生物，却因为长期生活在地底、洞穴等黑暗的环境中，眼睛严重退化，甚至处于全盲状态。
近年来颇受欢迎的墨西哥脂鲤，就是其中的代表生物。
墨西哥脂鲤（Astyanax mexicanus）墨西哥脂鲤是一种生活在水底洞穴中的鱼类，常年处于完全黑暗的环境中。
在寻找食物和躲避天敌的过程中，眼睛和大脑中的视觉中枢对它们而言，完全相当于一个摆设。
同时，洞穴中的食物、氧气稀缺，维持视力又需要消耗大量的能量，因而，它们的视力完全退化。
研究人员认为，在黑暗环境中，那些能够降低视觉能力的个体通常会在自然选择中幸存下来。
不过，对于生活在黑暗环境中的动物而言，眼睛退化并不是进化的唯一方向。
同为鱼类，生活在幽暗海底的银色洞鳍鲷就选择了与墨西哥脂鲤完全不同的进化方向。
它们体内的视杆细胞视蛋白（RH1）基因大量增殖，进化出了能够捕捉微弱光芒的“超级视力”。
银色洞鳍鲷（Diretmus argenteus）在自然状态下，人的视力和视野范围都是有限的。
然而，随着科学技术的不断发展，各项发明不断涌现，各种光学仪器在借鉴生物眼部特征的同时，也在不断地突破着眼睛的极限。
比如夜视仪、望远镜、蝇眼照相机等，让我们有机会从另一个角度来观察这个缤纷的世界。
然而，我们必须知道，一个健康的眼睛是一切的基础，6月6日全国爱眼日，让我们在一起学习眼睛知识的同时，好好地爱护我们的眼睛吧！
举报/反馈
0
0
收藏
分享
