前瞻经济学人 看懂未来新十年

打开APP

撬开扇贝的壳时,它的200只眼睛正在盯着你……

把科学带回家

作者|比邻星 来源|把科学带回家(ID:steamforkids)

什么,你说扇贝? 对,就是用蒜蓉粉丝蒸很好吃的那个双壳类软体动物。除了肉质鲜美,还是气氛组组长。

1

它其实没有在鼓掌,是在游泳

虽然大部分生物都长着两只眼,但扇贝是个例外,你甚至不知道它还长着眼睛吧。贝壳边缘肌肉上整齐码着的小圆点,就是它们直勾勾看着你的眼睛,数量多达惊人的200只。

1

扇贝的蓝色圆眼睛们(图源:bing)

不仅量多,结构还相当复杂。和人眼不同的是,扇贝每只眼睛的眼底都有一面小镜子,可以将照进眼睛的光线反射,并在视网膜上聚焦。类似的结构在猫猫狗狗身上也有。你家猫主子夜里反光的24K钛合金眼,也是因为视网膜的后面有一层反光膜。

1

只不过猫主子的反射膜是在帮助它们二次聚光,提高夜视能力。而扇贝的反光膜是成像的必要结构。

扇贝的眼睛长这样:

4

每一颗蓝色的“小珍珠”就是一只眼睛

(图源:wiki)

有研究人员专门用电子显微镜观察了扇贝的眼睛,看到了下图这样的画面。按照光线摄入的顺序,分别是瞳孔、晶状体、远端视网膜、近端视网膜和反射膜。

4

晶状体(蓝色)、远端视网膜(黄色)、近端视网膜(橙色)、反射膜(绿色)

©Benjamin A. Palmer

图中描着绿色边的就是反射膜,只有薄薄一层。现在我们把红框区域继续放大。

4

©Benjamin A. Palmer

你会看到整齐排列的瓦片,它们的化学本质是鸟嘌呤晶体。就是你想的那个,DNA碱基的一种。鸟嘌呤晶体会反光,鱼鳞能发出闪亮的光也是因为有它。这里的每个瓦片都像一面小镜子,它们整齐排布,共同形成一个凹陷表面。

就这样,进入眼睛的光线依次穿过了瞳孔、晶状体、远端视网膜、近端视网膜,直至到达最深层的凹面镜。注意,光线第一次经过视网膜时并不会聚焦成像,它们被凹面镜反射后,才最终聚焦在了视网膜上。

7

红色是入射光线,黄色是反射光线 ©Benjamin A. Palmer

这样利用反射光路来聚焦的原理和望远镜极为相似。图示的詹姆斯·韦伯空间望远镜是哈勃望远镜的继任者,主镜上整齐排列的六边形镜片可以反射来自宇宙的红外线。结构与扇贝眼睛里的小镜子异曲同工。

7

测试中的詹姆斯·韦伯空间望远镜,它将于2021年10月31日发射升空(图源:NASA)

这么算下来,一只扇贝身上就装了200台“望远镜”。那这200只眼睛看到的画面是一样的吗? 研究人员发现,这些眼睛加起来覆盖的视野范围有250°,但是每只眼睛呈现出画面的焦点位置存在细微差异。但不可否认的是,它们的画面有很大部分的重叠。假如真是200多个差不多的画面同时展现在眼前,别说扇贝,人都会晕吧。所以,扇贝会将这些画面进行再加工。

所有眼睛视网膜的信号都会投射到位于侧方的脏神经节(PVG)中,PVG属于高级中枢神经,是扇贝的“脑子”之一。它会统一整合这些画面信息,输出为一个具有景深的画面,这才是扇贝最终看到的环境景象。

7

让我看看,是哪只小眼睛没有看我?(图源:flicker)

这就是扇贝,用坚硬的壳和警戒四周的眼保护着自己柔弱的心。 除了望远镜同款结构,扇贝的眼睛还有很多巧妙的小机关。比如它们的瞳孔会随着光线而放大或缩小,以控制进入眼睛的光线强弱;眼睛内的感光蛋白数是人眼的3倍,说明它们对光更敏感;角膜的曲率会自动调整,这意味着它们有自动变焦功能。

还有,双层视网膜结构也引起了科学家的兴趣。上层的远端视网膜能感受到周围的阴影,并且触发逃跑行为。这是在帮助它们躲避危险。至于下层的近端视网膜,功能尚不明确,不过反射镜面光路的分析提示,它可能在辅助扇贝暗中观察。

当然,扇贝的眼睛并不是唯一奇异的海洋小可爱。乌贼的瞳孔呈“W”型,好像西部世界的来客,很科幻。

1

乌贼宝宝:睁开眼都是爱你的形状(图源:flicker)

皮皮虾属于螳螂虾的一种,它们的眼睛能感受到16种颜色——而人类的眼睛只能看到红、绿、蓝三种,其他颜色都靠混合。所以在皮皮虾的眼中,世界格外炫彩,那种明媚是我等人类无法想象的。

海底世界,妙不可言。

所以,你还敢在“众目睽睽”下吃扇贝吗?

编者按:本文转载自微信公众号:把科学带回家(ID:steamforkids),作者:比邻星


阅读全文
打开APP,享受沉浸式阅读体验

提问研究员

一键提问研究员,零距离互动交流

我要提问
1

App数据库能为你做什么?

看看用户怎么说

2

App问答能为你做什么?

看看用户怎么说

3

App报告能为你做什么?

看看用户怎么说

4

App文章能为你做什么?

看看用户怎么说

相关阅读