眼睛是动物从事觅食、逃避敌害等活动不可缺少的器官。鱼类、昆虫类、爬行类、鸟类和哺乳类动物,几乎都有眼睛,至于像鼹鼠、蝙蝠这样一些有眼不用的例子,属于非常特殊的情况。 至于那些没进化出眼睛来的动物,在我们看来,自然是没法看精彩的世界了。这够可怜的,是不是?但目前也发现两个例外:海胆,能用脚“看”;海蛇尾,能通过全身的皮肤“看”。它们都属于棘皮动物。它们都具有眼外视力。 海胆:整个是一张“视网膜” 海胆是海洋里一种古老的动物,身体呈球形,有一个硬壳,上面覆盖着硬刺,看起来像一个小刺猬。这些硬刺是中空的,里面探出触角,触角末端有毒囊。当遇到异物的触碰时,海胆会像刺猬一样竖起浑身的棘刺,被它刺伤的皮肤会出现黑点,还伴随着刺痛,所以对于潜水者来说,藏匿于海里的这种刺球儿无异于“海中刺客”。 在海胆的一根根硬刺之间的硬壳上,还点缀着很多小孔,从小孔里探出长长的柔软的脚,这叫管足。海胆一般有上千条管足。它靠管足来摄食、吸附和缓慢移动。 海胆没有眼睛,但你要是威胁它,它就会把刺对准你。那么问题来了,它是如何看的呢? 之前的基因分析显示,海胆拥有大量与视网膜发育有关的基因。这让科学家很奇怪:海胆没有眼睛,这些基因做什么用?最近,他们又发现,在海胆的管足底部和顶端,分布着很多感光细胞。 感光细胞可以吸收来自各个方向的光线。对于长着眼睛的动物,为了让它看前方的物体时不受干扰,在视网膜上还长有一种视网膜色素上皮细胞,其作用是为柱状的感光细胞阻挡来自侧面的光线。 科学家通过模拟发现,海胆的硬刺对于它的管足,就起到类似的阻挡侧面光线的作用。 据此,科学家提出一个大胆的猜测:我们可以把整个海胆看作一张超大的视网膜。从每个管足得来的光信号,传到神经,最后整合成一幅图像。海胆的视觉就是通过这种方式得到的。 由于海胆用管足来捕捉光信号,所以它是用脚“看”的。 视力虽差,总比没有好 对于有眼睛的动物来说,视网膜上的一个感光细胞,就是一个像素,而对于海胆,一条管足才是一个像素;人眼差不多有400万像素,而海胆只有上千个像素。可以想象得到,海胆的视力是不会好到哪里去的。管足的多少、硬刺的疏密,都会影响其视觉的清晰度。 为了测试海胆的视力。科学家把海胆养在水箱里,水箱内放置有发光的圆柱体,水箱壁上显示各种不同尺寸、快速移动的暗影,以此来模拟海胆的掠食者。当海胆对某个尺寸的暗影有反应,就会将刺刺向暗影来保护自己,而对小于这个尺寸的暗影则没有反应。这样就可以测试它们的视觉灵敏度。 实验表明,在海胆周围360°的物体中,一个物体必须占据其视野的30°~70°才能被海胆感觉到;而人类能看到一个物体只需要其占据视野范围的1/60°。可见海胆的视力相对于人类的视力有多么差。但不管怎么说,对一种没有眼睛的动物,有这样的视力已经很不错了。 其他实验还表明,海胆对颜色也有反应,尤其是绿色。它们喜欢向绿色的物体移动,这可能是因为海胆喜欢吃藻类,而藻类一般是绿色的。 红色海蛇尾:又一个眼外视力的例子 我们再来看一种没有眼睛也能有视觉的动物——海蛇尾。 海蛇尾看起来像海星,中间一个“肉盘”,从中生出5条腕足。不过,比起海星来,海蛇尾的腕足更加细长。 需要说明的是,海蛇尾的品种很多,但能形成眼外视力的,只有一种——红色海蛇尾。 红色海蛇尾生活在浅海的珊瑚礁,白天隐藏起来,夜间出来觅食。由于白天处于明亮而复杂的环境中,为了躲避威胁,它们喜欢藏在阴暗的地方。 研究人员证实,红色海蛇尾可以对光线做出反应。它们不仅会远离光线,而且还能在大约40厘米左右的距离上,找到一个相对阴暗的地方,并非常迅速地移动过去。 那么,没有眼睛的红色海蛇尾又是如何“看”的呢? 起作用的不是“小眼睛”,而是感光细胞 红色海蛇尾的骨架上覆盖着一层薄薄的皮肤,上面有类似珠子的晶体结构。研究人员原先认为,这些晶体结构相当于一个个“微透镜”,将光线聚焦到其下面的神经束上,从而形成图像。 但经过解剖学分析,研究人员发现,在这些“微透镜”下面,既没有感光细胞,也没有神经束,所以这些微小的晶体结构可能与视觉没有关系。 相反,在覆盖红色海蛇尾腕足的皮肤中,研究人员发现了大量感光细胞。这些感光细胞与神经束紧密相连。原来,它们才是赋予红色海蛇尾视力的东西! 进一步的研究表明,红色海蛇尾的感光细胞被色素细胞包围着。白天,色素细胞收缩,缩小了感光细胞探测光的范围,使它只能接受来自一个方向的光线。这就像我们眯起眼睛看物体,可以提高视觉的清晰度一样。到了晚上,因为没光线,它的色素细胞完全裹住了感光细胞,这个时候它就不再能看东西了。这没关系。因为红色海蛇尾仅仅在白天逃避敌害时才需要视力。夜间觅食是不需要视力的。 红色海蛇尾的感光细胞和色素细胞都分布在其皮肤上,可以说,它是用皮肤“看”的。 另一个问题是,红色海蛇尾是否能分辨形状?研究人员正在进行的实验表明,与长着眼睛的动物类似,它们也是可以的,只是具体机制还没完全搞清楚。 随着海胆、红色海蛇尾这些例子的发现,如今人们了解到,在自然界,并非任何视觉都需要有眼睛。有些动物没有眼睛,也可拥有眼外视力,即没有眼睛也能感知到光。这又是进化创造的令我们意想不到的东西。 |
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