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假如有一只海螺盯著你看,你會有什么感覺?
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海螺正在暗中觀察 圖源:gizmodo
是不是感覺海綿寶寶里的小蝸探出大眼睛在看你?
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可能很多人都不知道海螺有眼睛,其實海螺不僅有眼睛,而且還像圖里那樣大得明顯。和他有親戚關系的貝類,眼睛就比海螺小得多。
不要以為它的眼睛只是裝飾品,實際上它的眼睛和章魚這類頭足綱類動物形態(tài)類似,因為眼球的構造和攝像頭差不多,也被稱為攝像頭式眼(Camera type eye)。
下圖就是鷹翼海螺(Strombus raninus)的眼球,大約1.9 mm × 1.6 mm。
圖源文獻1
這種眼睛像小蝸一樣,有一根長長的、可收縮的眼柄連接這眼球,眼球由角膜、晶狀體、玻璃體、色素細胞和感桿束組成。
海螺各器官的位置,其中標注了眼睛的位置。
但海螺和人類及其他脊椎動物的眼睛還是不太一樣,甚至可以說這些低級生物的眼睛在構造上更“高級”些。
海螺的眼睛
如下圖所示,在脊椎動物(左邊)的眼睛中,神經(jīng)纖維(2)在視網(wǎng)膜(1)前面,這就意味著光要穿過神經(jīng)纖維才能抵達視網(wǎng)膜,阻擋了一部分光線,造成了視網(wǎng)膜上有一塊區(qū)域沒法感光,便形成了盲點(4)。而在海螺和頭足類動物的眼睛中,神經(jīng)纖維在視網(wǎng)膜后面,便不會阻擋光線或破壞視網(wǎng)膜。
換言之,人類的眼睛還沒有海螺的眼睛設計得合理,畢竟人家眼睛沒有盲點。
人的眼球構造 圖源:thoughtco
海螺眼球的晶狀體更接近一個球形,人眼球的晶狀體更接近一個橢圓,相比海螺的更扁。
出現(xiàn)這個差異,是因為海螺生活在水里,而人在陸地上,人看物體時透過的介質是空氣,而海螺則是透過水。介質的折射率不同,導致了水生的海螺進化出了更高折射率的球形晶狀體。
科學家還發(fā)現(xiàn),海螺的球形晶狀體的折射率并不是均勻的,折射率是從中心向外向下遞減形成一個梯度。
那問題來了,這么一個移動緩慢的生物,它要眼睛有什么用?
首先,我們得知道它能看到啥?而它能看到啥,很大一部分上取決于眼球對光的靈敏度。
科學家 Kirschfeld 推算出一個公式,通過眼球的瞳孔直徑、眼球焦距、感桿束長度、感桿束直徑和光感受器的吸收系數(shù),計算出眼球對光源的絕對靈敏度。
A為瞳孔直徑 ,f為眼球焦距,d為感桿束直徑,x為感桿束長度,k為光感受器吸收系數(shù) 圖源:文獻1
然后科學家通過計算得出鷹翼海螺的光絕對靈敏度平均值為9.9μm2,而人眼的只有0.023μm2(單位的意思是每平方米能接受到的光子數(shù)量)。鷹翼海螺的對光源的絕對靈敏度是人類的約430倍。也就是說,海螺對光的敏感度比人高得多。
對光的靈敏度高,只能說這種生物在弱光環(huán)境下會看得更清楚。海螺喜歡黃昏和傍晚行動,它們的眼睛肯定需要對光有更高的靈敏度。但光線稍微強一點,海螺的眼睛可能就受不了了。
不同生物間的眼球各項數(shù)值對比 resolution 那一欄為視網(wǎng)膜分辨率,人類的肉眼分辨率是海螺的60倍左右 圖源:文獻1
但是在視網(wǎng)膜的分辨率方面,海螺就比不過人了(如上表)。所以,簡單來說,海螺擁有一雙對光敏感但分辨率極低的眼睛,啥也看不清。相比用眼睛這個詞來稱呼它這一視覺器官,其實叫它“光感受器”更合適。如果有一只魚從它面前游過,估計它的眼睛就只能看到一個黑影劃過。
不過這點視力足夠它用了。只要它感受到外面的光影發(fā)生了變化,它馬上就會把頭縮回提供庇護的殼子里。人家壓根不需要逃跑,只需要在覺察到危險的時候龜縮就好了。
扇貝的眼睛和海螺的眼睛功能也差不多。但扇貝的眼睛雖小,數(shù)量卻多得多,一只扇貝大約有200多個眼睛,所以相比于海螺兄來說,它的感光范圍更廣。并且,它覺察到危險后,會馬上鼓掌一樣游開,在逃跑能力這一方面上,只能說扇貝略勝一籌。
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此外,海螺的眼睛還有一個你想不到的特異功能,它會再生。2018年,有科學家對海螺做了一個實驗,把它的兩只眼睛切掉了,但過了8周之后,它就長了一對新眼在眼柄上。
海螺眼睛的再生過程 圖源:文獻2
由此看來,在再生這點上,人類的眼睛就永遠比不上海螺的眼睛。
參考文獻:
Seyer J O. Structure and optics of the eye of the hawk‐wing conch, Strombus raninus (L.)J. Journal of Experimental Zoology, 1994, 268(3): 200-207.
Clark J M. Restoration of visual performance and opsin expression within the retina during eye regeneration in the Florida fighting conch (Strombus alatus)J. 2018.
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