科学家破解变色龙两千年来“独立转动双眼”的近360°视觉谜题

IT之家 11 月 16 日消息，科学家成功揭示了延续超过两千年的变色龙独立移动双眼的结构秘密，相关研究成果已于 11 月 10 日发表于《Scientific Reports》。

研究显示，变色龙近乎 360 度视野的关键在于其眼睛后方隐藏的两条细长、螺旋状视神经，这种结构在其他蜥蜴类中从未发现。

研究作者、萨姆休斯顿州立大学副教授胡安・达萨（Juan Daza）表示：“变色龙的眼睛就像可以向各个方向旋转的监控摄像头。它们会独立移动眼睛扫描周围环境寻找猎物，而一旦发现目标，它们的两眼就会协同朝同一方向移动，以计算舌头的攻击位置。”

尽管变色龙眼球运动的外在表现十分明显，但其内部结构从未被看清。2017 年，美国佛罗里达自然历史博物馆数字影像实验室主任爱德华・斯坦利（Edward Stanley）在达萨的实验室中查看一只小型叶变色龙（Brookesia minima）的 CT 扫描图像时，意外发现了这一特殊线圈状结构。由于变色龙已被研究数百年，两位研究者起初都质疑自己是否真的发现了此前未被记录的特征。

变色龙在非洲、欧洲及亚洲的树栖环境中演化出一系列独特适应性，包括可缠绕的尾巴、便于抓握的脚部结构以及高速弹射的舌头。IT之家查询获悉，其舌头可在 0.01 秒内从静止加速到每小时 60 英里，伸展长度可超过身体长度两倍。

团队随后深入查阅历史文献。古希腊哲学家亚里士多德曾错误认为变色龙根本没有视神经；17 世纪罗马医生多梅尼科・帕纳罗利（Domenico Panaroli）主张变色龙的视神经存在但不会交叉；艾萨克・牛顿也在其 1704 年著作《光学》中引用这些观点。1669 年，法国解剖学家克洛德・佩罗（Claude Perrault）曾绘制过较准确的交叉视神经图，但并未获得广泛关注。19 世纪和 21 世纪早期的一些论文虽描绘过部分结构，但均未完整描述视神经线圈。研究人员直至全面检索文献后，才确认此前从未有正式发表的描述。

新发现得益于现代 CT 扫描技术与开放数据共享。过去的解剖方法常会使视神经移位或受损，导致真实结构被忽略。随着医学影像技术普及，研究人员能够利用 X 射线 CT 在不破坏标本的前提下观察头骨内部结构。此次研究还借助了由美国 18 家机构共同发起的 oVert（openVertebrate）项目，下载并分析了三十多种蜥蜴和蛇的 CT 模型，为较大范围的比较分析提供了基础。

团队建立了 18 种蜥蜴的脑部 3D 模型，并测量其视神经长度和形态。结果显示，研究涉及的三种变色龙均拥有比其他蜥蜴显著更长、且呈螺旋状盘绕的视神经，与最初的观察一致。进一步对也门变色龙（Chamaeleo calyptratus）的三个胚胎阶段进行对比发现，视神经最初呈直线，随后在孵化前逐渐拉长并形成螺旋形态，新出生的个体即已具备完全灵活的双眼。

从演化角度来看，最早的变色龙化石可追溯至 1600 万至 2300 万年前，但这一时期许多树栖特征已出现，因此难以确定螺旋视神经的确切起源时间。不过新发现为理解其演化原因提供了新的线索。

在脊椎动物中，扩大视野一般依赖两种方式：移动颈部或移动眼睛。猫头鹰和狐猴以灵活转头实现观察，人类依靠可伸展视神经改变视线方向，而啮齿动物则利用波浪状神经纤维增加灵活性。由于变色龙颈部活动受限，其可能通过演化螺旋状视神经为眼球运动增加“余量”，减少大范围转动眼睛时的拉扯压力。

达萨将其类比为早期电话线：“最初的电话线是直的，后来有人想到将电话线卷起来，让线更有余量，使用者可以走得更远。这些动物的做法类似，通过形成这一“线圈”结构最大化眼球的活动范围。”