研究表明无脑脆星拥有复杂的视觉系统

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某些海栖脆星物种——海星和海胆的近亲——长期以来以其对光强度变化做出反应的能力给科学家们留下了深刻印象,这种能力使它们能够探测和躲避捕食者。然而,确切来说,这些缺乏专门眼睛的生物是如何探测到这种变化的,一直是个谜。现在,发表在《自然》杂志上的一份报告终于提供了见解。嵌入脆星方解石骨骼中的微观晶体似乎充当了透镜,共同形成了一种在所有现存动物中独一无二的视觉系统。

新泽西州默里山贝尔实验室/朗讯科技的乔安娜·艾森伯格和她的同事们开始怀疑这些晶体是关键,当他们注意到对光不敏感的物种没有这种结构时。研究人员推断,在它们的光敏感表亲中发现的晶体很可能起到将光聚焦到底层光敏组织上的作用。为了评估透镜效应,该团队将来自温迪蛇尾(Ophiocoma wendtii)物种的方解石晶体阵列放置在光敏材料层之上,并将其暴露在光线下。随后对光敏材料的检查表明,光在直接位于方解石晶体下方的斑点上留下了痕迹。此外,每个透镜将光聚焦在光敏材料上的距离与透镜和脆星本身推测的光敏神经束之间的距离相对应。

作者观察到,脆星的穹顶形晶体阵列(比球形晶体更好地聚焦光线)的定位方式使得该动物在理论上可以收集相当多的关于其环境的视觉信息。“尽管我们只有有限的证据表明透镜装置在一定距离处运作,这符合眼睛的定义,但我们的结果表明,这些结构的存在可能足以引发快速、协调的行为,例如探测捕食者和退向裂缝,这些行为暗示了视觉的发生,”他们写道。“这些正是对温迪蛇尾(O. wendtii)个体在其自然栖息地生存至关重要的能力。”


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在对《自然》报告的评论中,埃克塞特大学的罗伊·桑布尔斯写道:“人类的智慧在几年前才想出微透镜阵列,它们被用于定向显示和微光学,例如作为信号处理的信号路由连接器。我们再次发现,大自然预示了我们的技术发展。”

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大众科学 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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