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扇贝惊人的眼睛使用数以百万计的微小的方形晶体来观察

2018-11-15 18:24:53 • 来源：ScienceNews

在动物王国里，为了争夺最精致的眼球存在着激烈的竞争，但一只出现在餐盘上的软体动物可能会进入决赛。

一项新的研究表明，扇贝的每只眼睛——它有多达200只眼睛，每只眼睛直径约1毫米——都含有数百万个完美的方形平面晶体，这些晶体组成了一个镜面的马赛克。这个闪亮的表面是弯曲的，可以让扇贝聚焦光线到两个不同的视网膜上。

科学家早就知道扇贝眼睛是不寻常的。20世纪60年代，生物学家迈克尔·兰德(Michael Land)指出，每只扇贝眼都使用镜子将光线聚焦到图像中，而其他大多数眼睛则使用透镜(SN: 5/28/16，第22页)。这种天然的镜子是由鸟嘌呤晶体构成的，而鸟嘌呤是由陆地决定的——更广为人知的是它是组成DNA的四个核苷酸之一。当时，成像技术还不足以展示双壳类恐龙是如何建造镜子的。现在，研究人员在12月1日的《科学》杂志上报告说，低温电子显微镜技术正将这些蓝图从外壳中取出来。

“这是一个非常不寻常的视觉系统，”丹尼尔·斯潘塞说，他是哥伦比亚南卡罗来纳大学的海洋生态学家，他没有参与这项研究。“你看得越近，就越觉得莫名其妙。”

以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的生物学家、这项研究的共同作者本杰明·帕尔默(Benjamin Palmer)说，首先，构成扇贝眼睛镜子的鸟嘌呤晶体是完全方形的。“这真的很奇怪，”他说。“这是我们第一次看到完美的正方形!”

帕尔默说，鸟嘌呤不能在实验室中形成均匀堆积的晶体形状，这意味着扇贝在某种程度上控制着结晶过程。方形的水晶与浴室瓷砖的边缘贴合在一起，形成平滑的表面，减少图像失真。

鸟嘌呤花叶的单层是透明的。但每只扇贝眼睛堆叠20至30张这些平铺的床单，以创建一个反射表面。整个装置有点像望远镜，把六边形的镜子拼合成一条巨大的曲线(SN: 4/30/16，第32页)。

帕尔默说，其他一些动物也有镜像眼睛，但这些镜像很少能像扇贝那样形成清晰的图像。这项研究检测了佩克腾·马克西姆斯(Pecten maximus)的眼睛，但同一属的其他扇贝也有类似复杂的结构。

研究人员发现，扇贝的眼镜片形状并不像一个完美的半球。相反，这种镜子有一种不同寻常的3d形状，可以根据入射光线的角度，将光线聚焦在两个视网膜中的一个上。一个视网膜被调谐到从周围视觉来的较暗的光;另一种是在明亮的光线下捕捉运动。

“这是一个关于扇贝如何在同一只眼睛中利用两种视网膜的新想法，”Speiser说。这个问题长期以来一直困扰着扇贝专家。

如果你是一个靠视觉捕食的食肉动物，那么在视觉上投入大量能量是有道理的。扇贝可以像吃豆人一样有节奏地打开或关闭它们的双壳壳，在海洋中喷射，而海洋生物是滤食性动物，不需要跟踪它们的猎物。所以为什么它们有这么多的眼睛，而且每只眼睛里都有这么复杂的东西仍然是个谜。

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