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藏在扇贝200只眼睛里的秘密

科普小知识2021-08-10 06:51:17
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藏在扇贝200只眼睛里的秘密

如果你盯着一只肉扇贝的腹部,你会惊讶地发现扇贝也在盯着你看——有200只眼睛在扇贝上闪闪发光。然而,因为扇贝一直在寻找漂浮的食物颗粒,所以它们并没有表现出对人类的看法。

至少,自20世纪60年代以来,科学家就知道扇贝在眼睛后部使用镜子将光线和相关图像从前方投射到它们的双视网膜上。这项研究成果是专门研究动物视觉的先驱迈克尔·兰德的杰作。然而,科学家不知道扇贝眼睛后面的镜子是用什么材料制成的,也不知道它们是如何工作的。他猜想这些镜子里一定有鸟嘌呤颗粒。然而,当时的显微镜技术使镜组织脱水。因此,样本在迈克尔·兰德开始研究之前就被销毁了。

藏在扇贝200只眼睛里的秘密

注:扇贝蓝眼睛

现在,在2017年12月1日发表在《科学》杂志上的一篇论文中,来自以色列魏茨曼科学研究所和瑞典隆德大学的研究人员宣布他们已经破解了扇贝眼睛的秘密。

当在扫描电子显微镜下研究镜像组织时,科学家们迅速冷冻了镜像组织。这种电子显微镜技术有一个很酷的名字——低温扫描电子显微镜或冷冻扫描技术。他们发现镜像组织确实是由鸟嘌呤晶体组成的。然而,这种镜像组织有一些奇怪但强大的点。

藏在扇贝200只眼睛里的秘密

这张纸上的图片从侧面显示了一个扁平的正方形晶体层。

鸟嘌呤在自然界并不罕见。科学家在某些白色蜘蛛、变色龙皮肤和小型彩虹色甲壳动物中发现了这种物质。

然而,鸟嘌呤晶体一旦形成通常会变成棱柱形——这种形状不能准确地将光投射到眼睛晶体中。对于扇贝来说,精确度非常重要,因为它们眼睛里的晶体根本不能折射光线,因此不能精确聚焦在图像上。

藏在扇贝200只眼睛里的秘密

冷冻扫描技术显示扇贝眼睛的活细胞中有鸟嘌呤晶体。

科学家发现镜面组织在扇贝眼睛中起着聚焦作用。因为镜组织中的鸟嘌呤具有精确的结构和形状,所以可以实现聚焦。

每一颗鸟嘌呤晶体都是一个微小的正方形,而不是棱柱形。这些微小的方形晶体平放在扇贝的眼睛里,并堆积在一起形成一个弯曲和凹陷的无缝层——它们扁平而有光泽的前端规则地位于扇贝的视网膜上。

可以想象,它们就像一堆形状像堆叠的卫星接收板的棋盘。研究人员将这些堆叠晶体的结构与反射望远镜的弯曲部分进行了比较,结果表明镜面组织是一种强大的聚焦机制;有了这个机制,扇贝的每只眼睛都可以将注意力转移到空间的不同部分。

不幸的是,研究人员仍然不知道为什么扇贝能如此精确地控制这种晶体的形成。

蝌蚪工作人员编译自livescience,译者晴空燕,转载必须授权。