科学家揭示变色龙视神经如电话线般缠绕，亚里士多德和牛顿的盲点

变色龙那游动的眼球自古希腊以来就吸引并困惑着科学家。如今，经过数千年的研究，现代成像技术揭示了它们几乎360度的视野和同时朝两个不同方向观察的神秘能力。在它们鼓胀的眼球背后，隐藏着两条长长的盘绕视神经——这种结构在其他蜥蜴中并不存在。

“变色龙的眼睛就像监控摄像头，向各个方向移动，”萨姆休斯顿州立大学的副教授、描述这一特征的新研究的作者胡安·达扎解释道。“它们在扫描环境以寻找猎物时，眼睛是独立移动的。当它们找到猎物的那一刻，眼睛会协调并朝一个方向移动，以便计算出如何伸出舌头。”

作者们在期刊Scientific Reports上发表了他们的研究。

变色龙快速移动的眼睛很容易被观察到，但科学家们从未完全理解使这种运动成为可能的视神经结构。佛罗里达自然历史博物馆数字成像实验室的主任爱德华·斯坦利在2017年访问达扎的实验室时，首次在微小叶变色龙（Brookesia minima）的CT扫描中发现了这种独特的形状。那条盘绕的视神经与他之前见过的任何东西都不一样。

尽管如此，两位科学家最初态度谨慎。变色龙已经被研究了数千年；他们当然不是发现这一点的人。

“我对这种结构本身感到惊讶，但我更惊讶的是没有其他人注意到这一点，”达扎说。“变色龙的研究非常深入，人们已经对它们进行了很长时间的解剖研究。”

变色龙原产于非洲、欧洲和亚洲。除了它们能够变色的皮肤，这些蜥蜴还拥有令人印象深刻的树栖特征。它们用抓握的尾巴来稳住自己，用像烤箱手套一样的脚慢慢地沿着树枝移动。变色龙不需要匆忙，因为它们有一条弹舌，可以在仅仅一百分之一秒内从零加速到每小时60英里。这条长而粘的舌头可以射出超过变色龙自身身体长度两倍的距离，捕捉毫无防备的猎物。

变色龙既迷人又独特，吸引人类的目光也就不足为奇了。它们独特的形态和卷曲的尾巴甚至在古代埃及岩刻中也能辨认出来。团队深信一定有关于这些卷曲的眼神经的已发表描述，因此深入研究资料库寻找证据，甚至请来语言专家解读用法语、意大利语和拉丁语出版的古老文本——有时还混合了多种语言。

两千多年前，希腊哲学家亚里士多德错误地认为变色龙根本没有视神经，而是宣称眼睛直接与大脑相连，这使得它们能够独立移动。

在17世纪中叶，罗马医生多梅尼科·帕纳罗利对亚里士多德的观点提出了挑战，认为变色龙确实有视神经，但与大多数其他动物不同，它们的视神经并不交叉。这种交叉导致右眼看到的图像在大脑的左侧处理，反之亦然。帕纳罗利推理认为，没有这种交叉结构，变色龙的眼睛可以自由移动。

艾萨克·牛顿也对变色龙眼睛的奇特结构感到好奇，传播了帕纳罗利的观点，并在他1704年的书籍《光学》中多次提到这种动物，这本书总结了他三十年的研究以及关于光和色彩的理论。相比之下，法国解剖学家克劳德·佩罗在他1669年的变色龙解剖学书中描绘了动物的两条视神经交叉，然后继续沿直线延伸。虽然被牛顿和许多其他人忽视，但这是当时最早和最准确的描绘之一。

随着时间的推移，科学家的观察接近但最终未能捕捉到视神经的真实形状。在他1852年的蜥蜴大脑和神经的论文中，约翰·费舍尔描绘了变色龙视神经的一部分，包括部分卷曲，但其余部分被从图中剪掉，卷曲的部分也从未被详细描述。

一个半世纪后，在2015年时，海法大学的硕士生Lev-Ari Thidar在他们的论文中将变色龙的视神经的一部分描述为C形。经过彻底的搜索，科学家们才确认没有关于这种卷曲的已发表描述。

那么，经过几个世纪以来的兴趣和研究，变色龙视神经的真实结构为何仍然隐藏？答案在于CT扫描和开放数据的力量。在过去的研究中，科学家们依赖解剖来观察变色龙的内部结构，但这种做法往往会移位或破坏视神经，遮掩其真实结构。

“历史上，人们一直关注变色龙的眼睛，因为它们很有趣，”斯坦利说。“但如果你对动物进行物理解剖，你就会失去可以讲述完整故事的信息。”

如今，CT扫描技术在医学领域随处可见，并且在研究中也越来越普及。X射线CT使科学家能够可视化隐藏在标本内部的结构，包括变色龙头骨下方的空间。

在一种变色龙中看到卷曲的视神经很有启发性，但由于oVert（开放脊椎动物的缩写），科学家们还有更多的数据可供使用。这个由18个美国机构组成的联盟所发起的倡议，由佛罗里达自然历史博物馆主导，向研究人员、教育工作者、学生和公众免费提供数字3D脊椎动物解剖模型和数据。

“这些数字方法正在彻底改变这个领域，”达扎说。“以前是无法发现这样的细节的。但通过这些方法，你可以看到内部结构，而不会影响解剖或损坏标本。”

研究团队下载并分析了超过三十种蜥蜴和蛇的CT扫描图像，包括代表该家族多样性谱系的三种变色龙种类。他们为其中18种蜥蜴创建了3D脑模型，并测量了它们的视神经。研究的三种变色龙的视神经明显比其他蜥蜴更长且更卷曲。结果证实了Stanley在Daza实验室所看到的并非偶然。

团队进一步深入研究，观察这些独特的视神经在变色龙发育过程中的形成。他们测量了三种阶段的遮面变色龙（Chamaeleo calyptratus）的视神经。在最早的阶段，胚胎的视神经是直的，但在孵化前，它们变长并开始形成成年变色龙所见的环状结构。当变色龙幼崽孵化出来时，它已经有了两只完全可动的眼睛。

然而，从进化的时间尺度来看，确定变色龙首次发展这一特征的时间更具挑战性。已知的最古老变色龙化石可以追溯到早中新世，约在1600万到2300万年前，那时它们的树栖适应性已经进化出许多。这些化石并没有提供关于这些特化特征进化的顺序或时间的线索，但这一新的观察可以帮助科学家开始推测它们最初为何发展出这种独特结构。

在脊椎动物中，眼睛较大的动物通常会采用两种策略来扩大视野：要么移动脖子，要么移动眼睛。猫头鹰和狐猴以第一种方法著称，转动头部以扫描周围环境，而眼睛保持固定。其他动物，如人类，发展了可伸缩的视神经，使眼睛像望远镜一样移动。啮齿动物同样具有波浪状的神经纤维，允许更大的灵活性。

因为变色龙的脖子活动受限，它们可能需要其他方法来减轻移动眼睛时的身体负担。解决方案似乎是卷曲的视神经，这是一种仅在少数其他无脊椎动物中发现的适应性，比如茎眼蝇。变色龙可能进化出这一特征，以给它们的眼睛提供额外的松弛，减轻其惊人运动范围所产生的张力。

“你可以把视神经和旧手机进行比较，”Daza说。“最早的手机只有一根简单的直线电缆连接耳机，但后来有人想到了把电缆卷起来，给它更多的松弛空间，这样人们在拿着它时可以走得更远。这些动物就是在做这个：通过这种卷曲结构，动物们最大化了眼睛的运动范围。”

即使经过数千年的观察，自然界仍然有更多的奥秘等待揭示。科学家们现在好奇其他树栖蜥蜴是否也具备类似的适应能力，斯坦利和达扎计划进一步调查。

“我们提到的这些巨人——牛顿、亚里士多德等——数千年来一直吸引着自然历史学家，”斯坦利说。“能成为在理解变色龙究竟发生了什么的漫长探索中迈出下一步，令人兴奋。”