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藏在扇貝200只眼睛裡的秘密

如果你凝視肉肉的扇貝的肚子, 你就會驚訝的發現, 扇貝其實同樣凝視你——在扇貝身上, 有200只眼睛在閃耀。 然而, 因為扇貝一直在不停地尋找漂浮著的食物粒子,

它們並不會顯示出自己對人類的看法。

至少, 自20世紀60年代開始, 科學家就知道扇貝使用眼睛背面的鏡子來把前方的光線和相關圖像投射到它們的雙視網膜上。 這項研究結果是一位元專門研究動物視覺的先驅Michael Land的傑作。 然而, 這位科學家不曾知道扇貝眼睛背後的鏡子是由什麼材料構成的、它們又是如何工作的。 他猜測, 這些鏡子中一定會有鳥嘌呤晶粒。 然而, 那時的顯微鏡技術把鏡像組織脫水了。 因此, 在Michael Land展開研究之前, 樣品就已經被毀掉了。

圖注:扇貝的藍色眼睛

如今, 在一篇2017年12月1日發表在《科學》期刊的論文中, 來自以色列魏茲曼科學學院和瑞典隆德大學的研究人員宣佈:他們已經破解了扇貝眼睛的秘密。

在掃描電子顯微鏡下研究鏡像組織的同時, 科學家快速凍結了鏡像組織。 這種電子顯微鏡技術有一個炫酷的名字——低溫掃描電子顯微鏡或冷凍掃描技術。 他們發現鏡像組織確實是由鳥嘌呤晶體組成的。 但是, 這種鏡像組織有一些奇怪但有力的地方。

論文中的這幅圖從側面展示了平整的方形晶體層

在自然界中, 鳥嘌呤並不非常罕見, 科學家在某種特定的白色蜘蛛、變色龍的皮膚和小型的彩虹色甲殼類動物中都發現了這種物質。

然而, 通常鳥嘌呤晶體一旦形成,

就變成了棱鏡狀——這並不是一個能夠精確地把光線投射到眼睛晶體中的形狀。 對於扇貝來說, 精確度是非常重要的, 因為它們眼中的晶體完全不能折射光線, 因此不能精確地聚焦在圖像上。

冷凍掃描技術顯示了扇貝眼睛活體細胞中的鳥嘌呤晶體

科學家發現, 在扇貝眼中, 鏡像組織發揮了聚焦的作用。 由於鏡像組織內部的鳥嘌呤有精密的結構和形狀, 因此能夠實現聚焦。

每個單一的鳥嘌呤晶體都是一個微小的方形, 而不是棱形。 這些微小的方形晶體平鋪在扇貝的眼睛裡, 共同堆擠成彎曲而凹陷的無縫層——它們平整而閃亮的前端規整地位於扇貝的視網膜中。

你可以想像, 它們就像是一堆棋盤, 其形狀類似層疊的衛星接收板。

研究人員將這些堆擠一起的晶體的結構與反射式望遠鏡的彎曲的部分做對比——結果表明, 鏡像組織是一種有力的聚焦機制;有了這一機制, 扇貝的每只眼睛都能將其注意力傳送到空間中的不同部分。

遺憾的是, 目前研究人員仍然不知道為什麼扇貝能夠如此精確地控制這種晶體的形成。

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