为了适应环境压力的变化,许多生物进化出越来越复杂的眼睛。
然而,并非所有生物都经历相同的压力。这就是为什么今天的一些生物仍然有非常简单的眼睛,或者为什么有些生物根本没有眼睛。这些生物体体现了眼睛在时间中被“冻结”的例子。它们提供了过去的“快照”。
科学家研究基因, 解剖学,以及这些生物的视觉,以找出眼睛如何形成的路线图。因此,我们使用几个候选物种将眼睛不同阶段的进化图形时间表放在一起。
让我们来看看眼睛是如何随着时间的推移形成的。
视觉由来
视网膜是一层神经组织,通常位于眼睛后部,对光敏感。
当光线照射到它时,称为光感受器的特殊细胞将光能转化为电信号并将其发送到大脑。然后大脑将这些电信号处理成图像,产生视觉。
最早的视觉形式出现在单细胞生物中。它们含有简单的神经细胞,只能区分明暗,是当今最常见的眼睛。
检测形状、方向和颜色的能力来自进化引入这些细胞的所有附加组件。
两种主要类型的眼睛
两种主要的眼睛类型在物种中占主导地位。尽管具有不同的形状或专用部件,但两种眼睛类型的视力改善是优化光物理特性的微小渐进变化的产物。
简单的眼睛
简单的眼睛实际上相当复杂,但得名是因为它们由一个单独的单元组成。
一些软体动物和所有高等脊椎动物,如鸟类、爬行动物或人类,都有简单的眼睛。
简单的眼睛从一个颜料杯演变而来,随着时间的推移慢慢向内折叠,形成我们今天所认识的形状。晶状体、角膜和瞳孔等特殊结构的出现有助于改善视网膜上的光聚焦。这有助于为大脑处理创建更锐利、更清晰的图像。
复眼
复眼是通过重复相同的光感受器基本单位(称为ommatidia)形成的。每个ommatidium类似于一个简单的眼睛,由晶状体和光感受器组成。
组合在一起,ommatidia形成了一种在昆虫和甲壳类动物中常见的测地线模式。
我们对复眼进化的理解有点模糊,但我们知道,基本的眼疙瘩进化成更大的分组结构,可以最大限度地捕获光。
在洞穴、深地下或海底等几乎没有光线的环境中,复眼可用于产生视觉,即使是比其他物种有丝毫优势的视觉。
视觉将如何发展?
我们对技术和数字设备的日益依赖可能会迎来新的眼睛形状的到来。
当盯着附近的物体时,眼睛周围的肌肉会伸展以移动晶状体。眼睛的圆形会因这种肌肉拉伤而拉长。
多年来,手机、平板电脑和电脑的屏幕使用时间急剧增加,尤其是在 covid-19 大流行期间。最近的研究已经报道了儿童近视的增加,无法看远。自大流行以来,病例增加了17%,影响了近37%的学童。
我们眼睛的其他进化机会目前还不太明显。先进的矫正疗法,如角膜移植或视觉修复,是否会对眼睛产生任何长期的进化影响还有待观察。
目前,彩色隐形眼镜和可穿戴技术可能是我们视觉未来的方向。
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