成年跳蛛比指甲还小,但它们的视力却像小型犬一样清晰。而头部只有父母百分之一大小的幼蛛,视力也可能几乎同样清晰。研究人员现在发现了一种非凡的幼蛛能力的机械秘密。
“即使是蜘蛛恐惧症患者也觉得这些小跳蛛很吸引人——它们跳舞,互相唱振动歌曲,”内森·莫尔豪斯说,他是七月份发表在《视觉研究》杂志上的这项研究的共同作者。(莫尔豪斯在匹兹堡大学开始了这项研究,并在辛辛那提大学完成了它。)蜘蛛非凡的视觉能力吸引了许多科学家。
“我认识的每个研究视觉的人都喜欢跳蛛,”杰米·西奥博尔德说,他在佛罗里达国际大学研究昆虫视觉,但没有参与这项新研究。“它们如何适应如此惊人的视觉行为是一个非常重要的问题。”
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研究人员观察到,年幼的跳蛛在捕猎时可以使用复杂的视觉线索。为了 выяснить 幼蛛的视力如何如此接近成年蜘蛛,莫尔豪斯和他的同事使用微型检眼镜(一种微型眼科医生工具)窥视了 22 只蜘蛛的四组眼睛之一(一对朝前的、运动敏感的眼睛)。研究人员 подсчитали 在早期幼年、晚期幼年和成年蜘蛛中,每只眼睛大约有 7,000 个感光细胞。他们还隔四个月对其中七只蜘蛛进行了两次检查,发现它们都没有产生新的感光细胞。
该测量结果表明,蜘蛛在生长过程中不会增加感受器,而是在孵化时就塞满了所有这些细胞——“这真是太疯狂了!”莫尔豪斯说。根据该团队早期的基因研究,这种微小的蜘蛛很可能与昆虫共享一个“古老的基因工具包”:它们的身体首先构建感光细胞,然后在上面覆盖镜头。对于某些昆虫来说,这种机制是有道理的,这些昆虫会添加新的感光细胞,并用单独的镜头覆盖,随着它们的长大而进入眼睛。但这对于蜘蛛来说在发育上是很麻烦的,因为蜘蛛的每只眼睛只能容纳一个镜头,因此需要在生命早期就将所有感光细胞都放置到位。
这些结果表明,幼蛛看到的细节与成年蜘蛛一样多,视野范围也相当——尽管存在缺点。例如,幼蛛微小的感光细胞提供较差的光敏感度。莫尔豪斯自己也看到了这方面的证据:“它们有点笨手笨脚,”他说。
眼睛的生物结构无法告诉科学家关于蜘蛛如何看世界的一切。“它们可能在神经层面做出权衡,”西奥博尔德说,例如以牺牲空间或时间细节为代价来恢复一些敏感性。因此,行为研究对于充分理解蜘蛛的视觉是必要的。但西奥博尔德说,仅生物学结果就令人惊讶:“从一开始就必须拥有所有的感光细胞?这不是我会构建蜘蛛的方式。”