【要闻】扇贝的奇妙眼睛：不止数以百计，还近似于反射望远镜

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发现扇贝的特征并不容易。 与蛤蜊、贻贝和其他双壳贝的外表相似，在互相铰链的壳内部隐藏着肌肉极其发达的生物，非常适合佐用黄油烤着吃。

但是，这个无处不在的主菜单并不那么简单。 扇贝通过数百只眼睛注意世界。 这些眼睛排列在盒子的边缘，闪闪发光，在水里像项链。 每只眼睛都在扇贝的触手上，可以露出贝壳外。

无脊椎动物的眼睛只能感觉到光和黑暗，但科学家们长期以来推测扇贝可以识别图像，迅速识别捕食者逃到安全地带。 但是扇贝的眼睛非常纤细微小，每只眼睛都只有罂粟种子那么大，科学家们一直在努力理解其工作方法。

现在，一群以色列研究者用强大的新显微镜揭开扇贝眼睛的神秘面纱。 星期四，他们在《科学》杂志上报告说，扇贝的每只眼睛都含有由数百万正方形晶体组成的微镜。 反射镜将入射光反射到两个视网膜上，各个视网膜可以检测扇贝周围环境的不同区域。

我们的眼睛像照相机，通过镜头照射视网膜。 这项新研究表明扇贝的眼睛类似于另一种技术。 牛顿最初发明的反射望远镜。 现在，天文学家建造了巨大的反射望远镜来注意太空，扇贝使用方形晶体构成了反射镜。

埃克塞特大学( university of exeter )的神经科学家加斯帕尔·贾克利(gáspárjékely )没有参加这项新的研究，他说:“对我来说，这些眼睛凝聚了牛顿和达尔文的智慧。”

在以前的研究中，科学家们知道扇贝的眼睛非常多而且杂乱。 扇贝分别有水晶体、两个视网膜、后部有反射镜一样的结构。 科学家们推测光通过几乎完全透明的晶体和视网膜后，会被反射镜反射到视网膜上。

但是，没有人知道米勒是怎么工作的，如果其他动物只需要单一的视网膜，扇贝为什么需要一对。

最近，以色列魏兹曼科学研究所( weizmann institute of science )的博士研究生本杰明a·帕尔默( benjamin a. palmer )与同事一起，使用冷冻电子显微镜( Cryo-Electron Mice )

他和同事们冻结了扇贝的眼睛切片，检查了组织内的微小分子的细节。 上个月，研究低温电子显微镜的三位先驱获得了年诺贝尔化学奖。

很久以前，研究者们发现扇贝眼睛的反射镜是由鸟嘌呤构成的。 鸟嘌呤作为dna的主要成分之一为人所知，但有些动物是用来构成反射光的晶体的。

一点鱼类显示的银色色调是因为含有鸟嘌呤的结晶。 变色龙利用鸟嘌呤的结晶改变肤色。 但是，没有人知道扇贝如何利用鸟嘌呤关注世界。

帕尔默和同事们使用冷冻电子显微镜发现扇贝形成了自然界未见的鸟嘌呤结晶:扁平的正方形。 “我们很吃惊，”他说。 “我们知道这个发现很有意义。 ”。

研究人员发现，这些反射镜由20到30层鸟嘌呤晶体组成，每层都含有数百万个马赛克，就像墙上的瓷砖一样。

像扇贝的眼睛特写巨大的太阳空望远镜一样反射光。 图像版权: dan-eric nilsson/lund university

南卡罗来纳大学视觉生态学家丹尼尔I斯帕塞( daniel i. speiser )说:“方形镶嵌方法是全新的发现。” 他没有参与这项研究。

帕尔默和同事们在扇贝的眼睛里拍了x光照片，发现多层结晶形成了平底凹形的碗状物。 科学家们根据这些发现制作了眼睛结构的计算机模型，使之能够通过反射镜追踪光反弹时的路径。

矛盾的是，鸟嘌呤团本身不会反射光。 因为是透明的。 但是，它们的排列方法使整体成为反射镜。

结晶层间被液体薄层隔开，光通过后，光从原来的方向进一步弯曲，最终完全改变方向传递到眼前。

研究者们发现这种排列方法最适合水下视觉。 因为与其他做法相比，反射的光增加了。 帕尔默说:“这个反射镜几乎百分之百反射。 在水下环境中，必须反射所有的光。 ”

帕尔默和同事建立的模型也有可能处理关于视网膜的两个奥秘。 研究人员发现各视网膜接收从动物视野不同部位送来的强焦点光。

一个视网膜清楚地显示眼前的环境，另一个可以更加注意周围的情况。

帕尔默推测扇贝在面临不同挑战时可能采用不同的视网膜。

负责中央视野的视网膜可以让扇贝迅速识别即将到来的捕食者，通过游走迅速撤退。

在海底寻找食物的地方时，扇贝有可能利用其周边的视觉。

这项新的研究表明扇贝的眼睛都非常多和复杂。 另外，扇贝的数百只眼睛向一组神经元发送信号，这些神经元可以把这些消息组合起来，形成表现外部世界的丰富图像。

对斯宾塞来说，这一切看起来太大的材料没用了。 为什么像这样普通的双壳贝这样的动物需要采用“星球大战”级的视觉技术呢？ 他说:“为什么扇贝看起来这么清楚？ 这仍然是一个未解决的难题。 ”

帕尔默说扇贝的眼睛有望给新发明带来灵感。 这有先例:美国国家航空空航天局( nasa )建立了通过模仿龙虾的眼睛来研究黑洞的x射线探测器。 模仿扇贝眼睛的人工装置也许可以在黑暗的海水中拍照。

但是，帕默对制造工程行业新材料的前景更加兴奋。 根据他的研究，扇贝可以精密地控制晶体，形成研究者想象不到的形状。

在这些方面，没有人知道他们是怎么做到的。 帕尔默说:“了解其中几个不仅有可能制造单一的仿生机器人，还可能打开新世界的大门。”

熊猫翻译公司陶佳琪

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