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扇贝的200只眼睛可能教会我们什么是视觉进化!

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扇贝常与一道海鲜美食联系在一起,但很多人可能不知道扇贝壳的边缘有多达200个小眼睛,而这些小眼睛的奇特之处更是鲜为人知。

这些软体动物眼睛的复杂性正在慢慢被解开。最近发表在《当代生物学》(CurrentBiology)杂志上的一项新研究表明,扇贝眼睛的瞳孔会随着光线的变化而扩大或缩小,这使它们的眼睛更有活力。

扇贝眼的光学结构与我们的眼器官有很大的不同。当光线进入扇贝眼睛时,它会穿过瞳孔、晶状体、两个视网膜(远端和近端),然后到达眼睛后部由鸟嘌呤晶体制成的“镜子”。

弯曲的“镜子”将光线反射到视网膜的内表面,在那里产生神经信号并发送到一个小的内脏神经节,或神经细胞群,其主要工作是控制扇贝的肠道和内脏。内收肌。

扇贝眼的结构类似于高级望远镜中的光学系统,比我们之前想象的要复杂得多。

扇贝眼睛的物理和光学问题多年来一直是一个令人困惑的问题。因为眼睛的主要视网膜离“镜子”太近了,光线几乎完全失焦。

当视网膜靠近晶状体时,无法清晰成像(来源:百度百科)

也就是说,视网膜近端的任何影像都是模糊的,这似乎很不合理。

这项研究的研究人员发现,扇贝的瞳孔可以张开和收缩,但它们的瞳孔反应不如我们的快。

扇贝形瞳孔的直径变化高达50%,扩张或收缩可能需要几分钟时间。他们的眼睛不像我们有虹膜,但角膜中的细胞会改变形状,从薄而扁平变为又高又长。

这些收缩可以改变角膜本身的曲率,开启了扇贝眼可能改变形状并对光线做出反应的可能性,使其能够在视网膜附近形成更清晰的图像。

扇贝眼睛的唯一奥秘不仅仅是适应性反射。事实证明,扇贝眼睛的视蛋白数量是我们眼睛的三倍。

视蛋白是一种光敏蛋白,存在于视网膜的感光细胞中,介导光转化为电化学信号。

科学家们还不知道扇贝视蛋白是否在每只扇贝眼睛中表达,或者眼睛是否在视觉光谱的不同通道中具有专门的功能。

双壳类动物多次进化出某种形式的眼睛。一些蛤蜊甚至有复眼(一种由不定数量的小眼组成的类型),或具有多个视觉单元的眼睛,尽管它们与昆虫的复眼不同。

通过研究动物体外的不同视蛋白,研究人员可以测量它们的吸收情况,并最终了解它们在不同动物身上的作用。

眼睛可能在所有动物中至少进化了50或60次,并且在许多情况下,视觉的分子基础(将光信号转换为电信号的蛋白质)差异很大。

现在最大的进化问题是,这些蛋白质是如何进化来采样光的?然后,它是如何分配给动物可能处于的不同类型的光照环境的?

视蛋白有可能从动物的其他功能中重新用于眼睛。

虽然眼睛形态和光感受器因动物而异,但控制眼睛发育的基因非常相似。

例如,Pax6是哺乳动物眼睛发育的关键发育基因,在扇贝的眼睛发育中起着类似的作用。

研究人员表示,这些相似之处表明,许多类型的眼睛可能是由于光引起的压力而进化的,紫外线损伤会导致生物体必须保护的特定分子变化。

令人惊奇的是,所有这些用于构建眼睛和视力的组件都一次又一次地具有这些保护功能。

在这些成分的悠久历史中,有一些基因特征可以触发对光引起的压力的反应,例如修复紫外线辐射造成的损伤或检测紫外线损伤的副产物。

研究人员说,一旦检测和响应紫外线损伤的基因簇一起表达,这可能是一种将这些部分组合在一起的新方法。

压力因素可能是最先将这些因素聚集在一起的,因此,视觉这些不同成分之间相互作用的根本原因更多归因于压力因素。

一旦这些成分存在,无论是色素、感光细胞还是晶状体细胞,自然选择都会将它们精心制作成眼睛。

无论扇贝的眼睛是由什么制成的,它们都有一些令人印象深刻的特征,可以弯曲其内部“镜子”(如望远镜)以聚焦光线。

所以下次您享用蒜蓉扇贝时,不要想象软体动物会盯着您看。

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