视觉并不总是需要眼睛。一项研究表明，脆星Ophiocoma wendtii，一种海星的近亲，可以扫描海底，这要归功于遍布其皮肤的光敏细胞，而不是使用类似眼睛的结构。
这项研究于1月24日发表在《英国皇家学会学报B》上，颠覆了长期以来关于Ophiocoma如何观察周围环境的假设。
尽管这种栖息在珊瑚礁中的动物没有大脑，但它由连接到中央盘的五个手臂组成，可以探测光线并远离光线。Ophiocoma的骨骼覆盖着一层薄薄的皮肤，上面覆盖着珠状的晶体结构，科学家们认为这些结构共同构成了一个大型复眼。通过将光线聚焦到研究人员认为在这些“微透镜”下方运行的神经束上，这种排列将使动物能够形成图像。
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但是，当一组进化生物学家仔细观察脆星的骨骼时，他们意识到微小的晶体结构可能与视觉无关。最新的研究提供了“引人注目的证据”，反驳了之前的解释，加利福尼亚州洛杉矶县自然历史博物馆的动物学家戈登·亨德勒说，他是最早提出Ophiocoma复眼想法的科学家之一。
“这是大自然如何让我们感到惊讶的一个很好的例子，”加州大学圣巴巴拉分校的进化生物学家托德·奥克利补充说，他没有参与这项研究。“有时，我们看得越仔细，就会发现更多意想不到的事情。”
肤浅的理解
研究人员首先证实了Ophiocoma可以对视觉线索做出反应。“它们不仅会避开光线，而且还能在约40厘米的距离处辨别出阴影并非常迅速地朝它移动，”英国牛津大学的神经生物学家劳伦·萨姆纳-鲁尼说，她是这项研究的负责人。
当研究小组观察脆星的身体内部时，他们发现神经束在晶体结构之间而不是下方运行，这与他们的预期相反。萨姆纳-鲁尼说，由于晶体结构的位置，它们不太可能像之前认为的那样将光线聚焦到神经上。
更重要的是，研究人员在覆盖脆星手臂骨骼的皮肤中发现了大量富含光敏分子的细胞，但在骨骼晶体结构的底部没有发现这种细胞。萨姆纳-鲁尼说，由于这些光敏细胞与神经束紧密接触，它们可能是负责检测视觉线索并将信号沿着神经发送的细胞。
康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的进化生物学家伊丽莎白·克拉克说，神经究竟如何产生反应，例如将手臂从光线中移开，仍然不清楚。
一个更大的问题是脆星是否可以分辨形状。萨姆纳-鲁尼说，研究人员正在进行的实验表明它们可以，类似于配备眼睛的动物。
看，没有眼睛！
英国贝尔法斯特女王大学的进化生物学家、该研究的合著者朱莉娅·西格沃特说：“人们越来越认识到，在没有眼睛或类似眼睛结构的情况下看到东西的能力，称为眼外感光，比我们想象的更普遍。”许多动物，包括海胆和一些小型甲壳类动物，都使用这种机制来感知周围环境。脆星只是最新加入该列表的成员。
西格沃特说：“感知环境并对刺激做出反应，而无需等待信号到达大脑，可以节省大量时间。”她补充说，这个想法可以启发开发不依赖中央控制系统的机器人和图像识别技术。
至于研究人员认为充当微透镜的晶体结构，“它们只是骨骼的一部分，”西格沃特说。它们的透明度和聚焦光线的能力“完全是巧合”，她补充道。
但亨德勒不同意。“它们仍然可以将光线导入骨骼，”他说。“我不排除它们具有某种光学功能的可能性。”
本文经许可转载，并于首次发表于2018年1月24日。