本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
乍一看，大多数眼睛看起来都一样。都有一个小孔让光线通过。光线穿过晶状体后方的透明液体，照射到视网膜上，视网膜是覆盖在眼睛后部的一层薄薄的光敏神经细胞膜。但实际上，视觉远不止于此。
有些动物，如人类、猫和猫头鹰，眼睛朝向前方，而有些物种，如牛和斑马，眼睛则朝向侧面。这种区分表面上看起来很简单，但却揭示了复杂的潜在肌肉结构。
这是因为大多数动物都有一种叫做前庭眼反射或VOR的机制。这种反射使您即使在头部移动时也能将注意力集中在视野的一部分。如果您向右转头，您的眼睛会向左旋转以进行补偿。（并非所有动物都有VOR。有些鸟类，如鸡和鸽子，缺乏这种反射，这就是为什么它们在走路时会点头。这是解决同一问题的不同方法。）如果没有稳定世界的能力，我们都会很快晕船。
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虽然眼睛朝前和朝侧的动物都有VOR，但它的工作方式略有不同。也就是说，控制眼睛的不同肌肉以不同的方式工作。例如，在眼睛朝前的哺乳动物中，上斜肌将眼睛向侧面旋转，远离鼻子。在头部两侧有眼睛的哺乳动物中，同一块肌肉的作用却相反：它将眼睛向内旋转，朝向鼻子。这些分别称为外展和内收的过程是构成VOR的两种机制。
2006年，圣路易斯大学医学院的研究人员迈克尔·琼斯和迈克尔·阿里尔发现，红耳龟（Trachemys scripta elegans），一种池塘龟，其眼部肌肉的工作方式就像它们是眼睛朝前的哺乳动物一样，尽管它们的眼睛是侧向的。也就是说，当研究人员刺激上斜肌时，眼睛会向外旋转，而不是向内旋转。这一惊人的发现促使琼斯和阿里尔通过研究这种奇特龟类眼睛的生理学、解剖学和行为来探索这一令人费解的发现。这项由拉法耶特学院的J.R.迪尔沃思二世领导的研究于今年早些时候发表在《比较神经病学杂志》上。
这些龟类与其他类型龟类的区别之一是，当它们将头部缩回甲壳时，它们的视野会发生变化。龟类的甲壳限制了它们的周边视觉并限制了它们的头部活动性。因此，当它们的头部缩回时，它们的眼睛更像眼睛朝前的哺乳动物，而当头部伸出时，它们的眼睛更像眼睛朝侧的哺乳动物。这对VOR来说是一个独特的挑战，因为它必须允许龟类在头部伸出和缩回保护壳时都保持稳定的视野。
2006年，琼斯和阿里尔发现红耳龟的眼睛表现得好像它们是朝前的一样。在新的研究中，他们还研究了眼睛的解剖学和生理学。结果表明，它们的眼部解剖学和生理学对于龟类来说也是独一无二的。假设我给了你一只红耳龟的眼睛，但你必须猜测它来自哪种动物。仅根据其解剖学、生理学和行为，您会认为这只眼睛来自眼睛朝前的动物，如人类。而你只对了一半，因为龟类的大部分时间都是眼睛朝侧的。
进化面临着一个独特的问题：一种动物的眼睛通常朝向侧面，但有时朝向前方。每种类型的动物——眼睛朝前或朝侧——都进化出了自己实现VOR的方法；而这里有一种生物同时具备这两种类型。为了维持VOR，红耳龟进化出了与所有其他眼睛朝侧的物种不同的眼睛工作方式。
这表明，控制红耳龟眼睛的肌肉是根据它们完全将头部缩回壳中的独特能力所施加的约束而进化的，这是其他龟类无法做到的。结果就是一种具有类似人类眼睛的奇特龟类。
Dearworth J.R., Ashworth A.L., Kaye J.M., Bednarz D.T., Blaum J.F., Vacca J.M., McNeish J.E., Higgins K.A., Michael C.L. & Skrobola M.G. & (2013). 红耳龟外展眼和正面视觉中滑车神经的作用，比较神经病学杂志，521 (15) 3464-3477。DOI: 10.1002/cne.23361
标题图片由迈克尔·阿里尔博士提供，经许可使用。第二张图片修改自Dearworth等人（2013）。