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眼睛进化路线图
纵观历史,许多生物进化出越来越复杂的眼睛,以应对不同的选择压力。
然而,并非所有的生物都经历相同的压力。这就是为什么今天有些生物仍然有非常简单的眼睛,或者为什么有些生物根本没有眼睛。这些生物体体现了及时“冻结”的眼睛。它们提供了过去的快照,或眼睛在其整个进化过程中如何转变的“检查点”。
科学家研究这些生物的基因、解剖结构和视力,以找出眼睛是如何形成的路线图。因此,我们使用几个候选物种将眼睛不同阶段的进化图形时间线放在一起。
让我们来看看眼睛是如何随着时间的推移而形成的。
愿景从何而来
视网膜是一层神经组织,通常位于眼睛后部,对光敏感。
当光线照射到它时,称为光感受器的特殊细胞将光能转化为电信号并将其发送到大脑。然后大脑将这些电信号处理成图像,从而产生视觉。
最早的视觉形式出现在单细胞生物中。包含只能区分明暗的简单神经细胞,它们是当今最常见的眼睛。
检测形状、方向和颜色的能力来自于向这些细胞引入的所有附加组件进化。
两种主要类型的眼睛
两种主要的眼睛类型在物种中占主导地位。尽管具有不同的形状或特殊部件,但两种眼睛类型的视力改善是优化光物理的微小渐变的产物。
简单的眼睛
简单的眼睛实际上相当复杂,但之所以得名,是因为它们由一个单独的单元组成。
一些软体动物和所有高等脊椎动物,如鸟类、爬行动物或人类,都有简单的眼睛。
简单的眼睛是从颜料杯演变而来的,随着时间的推移慢慢向内折叠成我们今天认识的形状。晶状体、角膜和瞳孔等特殊结构的出现有助于改善光线在视网膜上的聚焦。这有助于为大脑处理创建更清晰、更清晰的图像。
复眼
复眼是通过重复称为小眼的感光器的相同基本单位形成的。每个小眼都类似于一只简单的眼睛,由镜片和感光器组成。
组合在一起,小眼形成了一种在昆虫和甲壳类动物中常见的测地线图案。
我们对复眼进化的理解有点模糊,但我们知道基本的小眼进化成更大的、分组的结构,可以最大限度地捕捉光。
在洞穴、地下深处或几乎没有光存在的海底等环境中,复眼可用于产生比其他物种稍有优势的视觉。
视觉将如何演变?
我们对技术和数字设备的日益依赖可能会迎来新的眼睛形状的出现。
当盯着附近的东西时,眼睛周围的肌肉会伸展以移动晶状体。响应这种肌肉拉伤,眼睛的圆形会拉长。
多年来,手机、平板电脑和电脑的屏幕使用时间急剧增加,尤其是在 COVID-19 大流行期间。最近的研究已经报告了儿童近视的增加,即无法看远。自大流行以来,病例增加了 17%,影响了近 37% 的学童。
我们眼睛的其他进化机会目前不太明显。先进的矫正疗法,如角膜移植或视觉假体,是否会对眼睛产生任何长期的进化影响还有待观察。
目前,彩色触点和可穿戴技术可能是我们对未来愿景的一瞥。
完整来源
Fernald, Russell D. “为眼睛的进化投射基因之光” 。科学,第一卷。 313,没有。 5795,2006 年 9 月 29 日,第 1914-1918 页
Gehring, WJ “眼睛发育的新视角以及眼睛和光感受器的进化”。遗传杂志,第一卷。 96,没有。 3,2005 年 1 月 13 日,第 171-184 页。于 2019 年 12 月 18 日访问。
“视觉的进化| PHOS。”
Land、Michael F 和 Dan-Eric Nilsson。动物之眼。牛津 ;纽约,牛津大学出版社,2002 年。
“Dan-E教授研究工作的主要课题。 Nilsson:Vision-Research.eu –欧洲视觉研究的门户。” 2022 年 10 月 3 日访问。
将视觉和眼睛的演变可视化的帖子首先出现在Visual Capitalist上。