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没有眼睛?没问题。海胆用脚来视物

了解海胆在没有眼睛的情况下如何看东西,揭示了对动物视觉研究的惊人见解。

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威胁一只海胆,你可能会看到它把刺指向你。这种防御反应相当不起眼——除了仔细看,你不会看到海胆的眼睛。它根本没有眼睛。瑞典隆德大学研究动物视觉的生物学家 Dan-Eric Nilsson 和他的同事写道,海胆是唯一一种“明显缺乏眼睛却拥有视觉”的动物。在一项新研究中,研究人员对这些多刺的海洋生物进行了一种“无眼眼科检查”,以找出它们的视力有多好。他们得出结论,这些动物的视力相当差,而且实际上是“脚视”。Nilsson 说:“我认为‘管足’这个词可能有点误导。”海胆呈压扁的球形,外壳坚硬,覆盖着刺。刺之间有许多小孔,里面藏着称为管足的触手状物体。但海胆腹部的管足仅用于行走。Nilsson 说,海胆使用其余的管足来完成附着在表面、翻身以及保持清洁等任务。一项对紫色海胆 (Strongylocentrotus purpuratus) 的 2011 年的研究发现,奇怪的是,这些动物的管足基部有感光细胞。也许,作者写道,“整个海胆……作为一个巨大的复眼在起作用。”在新的研究中,研究人员通过研究长刺海胆 (Diadema africanum) 来跟进这一想法。他们将海胆一次一只地放在一个圆柱形水箱的中央。在水箱壁上,“竞技场”里,研究人员展示了印刷图像——一个简单的黑条,或黑、白、灰的图案。他们使用了不同宽度的图像,就像验光图中的行一样,来测试动物的视力。在另一组实验中,一个直接位于海胆上方的显示器显示了不同大小的黑色圆圈,就像潜伏的捕食者。在某些情况下,海胆会朝水箱壁上的暗色图像移动。这种行为可能有助于海胆在野外暴露在海底时找到庇护所,或者找到其他海胆并聚集以求安全。当一个物体在头顶上逼近时,受惊的海胆有时会把刺指向它。根据哪些图像会引发反应,研究人员发现 海胆的视力并不好。在海胆的 360 度视野中,一个物体必须占据 30 到 70 度才能被海胆看到。 Nilsson 说,相比之下,人类可以看到 1/60 度以下的物体。“这意味着,按照人类的标准,海胆对世界的认知非常粗糙,”Nilsson 说。“但它足以引导它们在环境中朝着合适的结构移动。”研究人员还近距离检查了长刺海胆的身体,以确定它们的管足所在的位置。然后,他们估算了光线照射到这些管足的角度。他们计算了如果所有管足—— Nilsson 说,成百上千个朝向各个方向——作为一个巨大的复眼协同工作,动物的视力将具有何种分辨率。海胆在水箱实验中表现出的视敏度,正好在科学家从管足模型估计的范围内。换句话说,这些动物似乎确实是用它们的脚来看东西的。海胆是一个巨大的、覆盖着刺的眼球。它的视力可能无法让眼科医生印象深刻,但对于一种没有真正眼睛的动物来说,这已经算不错了。

照片:一只紫色海胆,作者:Jerry Kirkhart (来自 Wikimedia Commons)

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