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动物眼睛如何进化?动物的第一双眼睛来自这个“千足虫”?

时间 2023-04-13 15:26:20 来源:中国财投网  

德国科学家对古老生物三叶虫的眼睛进行透析检测结果发现,三叶虫的眼睛结构与如今的复眼一模一样,并在进化的不同阶段,它可能拥有一只到多只中眼。

其实,眼睛起源和多样化演化之谜,一直受到人们的高度关注。20世纪80年代,中国云南澄江动物群横空出世,这是科学家发现的最早的动物眼睛化石。这不仅将动物眼睛的化石记录推演至5.18亿年前,而且还发现了寒武纪动物的眼睛已然多样化,为揭开眼睛的起源与演化打开了一扇重要窗口。

类型多样,复眼里竟然包含1.6万个小眼

在澄江动物群中,有一种叫神奇啰哩山虫的叶足动物,它的头部前端具有一对明显呈黑色的眼点。叶足动物后来演化出了节肢动物,所以神奇啰哩山虫的原始眼睛,可以说是三叶虫、奇虾等节肢动物眼睛的雏形,也是迄今发现的最原始的眼睛。

复眼是第二种眼睛类型,在澄江动物群中,节肢动物的多样最高,且90%以上具有眼睛的动物都是节肢动物。因此,复眼在澄江动物群中最为常见。典型的三叶虫眼睛就是复眼,每个透镜都是一个拉长的棱镜。每只复眼内的透镜数量不等,有些只有一个,有些可达上千个。在这样的复眼中其透镜一般排列为六边形,三叶虫的眼睛可分为全膜眼、裂膜眼和底膜眼三种,大多数三叶虫具有全膜眼。

复眼由数个或非常多的小眼组成,它能感受物体的形状、大小,并可辨别颜色。例如寒武纪灰姑娘虫,拥有已知最早的复眼。在高倍显微镜下,灰姑娘虫的复眼居然由2000多个小眼组成。在澳大利亚袋鼠岛发现的奇虾眼睛化石,其复眼是迄今发现最大的,直径为3厘米,竟然包含1.6万个小眼。

复眼的生长方式也不单一,有固着的和眼柄能活动的两种类型,后者带有较厚的核状透镜,其表面突起明显,可让视野宽阔。比如,与人类不同的灰姑娘虫的眼睛,没有眼皮,而是像螃蟹的眼睛,有个操作杆作支撑,能够伸出头壳,大幅度转动,视力范围可达270度,而我们人眼的视力范围大概在180度。

透镜眼是第三种眼睛类型。在澄江动物群中发现的昆明鱼等最早的脊椎动物,都是透镜单眼。昆明鱼的头前部有两个明显的椭圆形黑点,呈现单透镜结构,不仅在透镜体中心有一个小碗状体,还有一个波状侧面,暗示其眼睛结构更复杂。从基因这个层面来看,脊椎动物和无脊椎动物的眼睛发育都与一些共同的基因密切相关,比如一种叫Pax6的基因,但这两类动物是沿着不同的路径演化的。

大多数节肢动物的眼睛是由软透镜、甲壳素组成。而三叶虫的眼睛则是有方解石组成。纯的方解石是透明的,有些三叶虫使用单晶、透明的方解石来组成其每只眼睛的透镜。

长相奇葩,眼睛所处部位颠覆想象

在已知最早的后生动物中,视觉系统已然多样,但与现代后裔相比,又具有相对原始的特征。

寒武纪动物眼睛多样化的神奇,还表现在有些动物拥有多个眼睛,且眼睛所处的部位也颠覆了人们的想象。

2020年,在澄江动物群发现的麒麟虾,身体有20多节,每一节都有一对游泳的桨状腿肢。它的头部像头盔,最前方竟然长有5只眼睛,从头部的下方伸出一对像爪子一样长满小刺的附肢,说明“麒麟虾”是一个捕食者。

在加拿大发现的欧巴宾海蝎,长得也十分奇葩。身体具有环节结构,并具有未矿化的外骨骼。它的头部长有5颗以眼柄支撑的突出眼睛,视力范围很可能为360度。此外,在这些眼睛的前端还有一个柔软的长嘴,其顶端长有一个爪子,爪子末端为具抓握的刺状物,可用以捕捉猎物。

而被称为九眼精灵的微网虫,是叶足动物,身体由一节节的骨板组成,骨板的两侧有9对矿化骨板,其表面具多边网状结构,每个网眼中含有一个圆管构造,类似于节肢动物复眼中的单眼。它是依托身体两侧的叶足提腿前行。

总之,神奇的寒武纪开启了生物界各种传奇之旅,在波澜壮阔的生命史上留下了一连串充满神秘而精彩的印记。而眼睛的神奇,无疑是寒武纪生物中十分耀眼的角色。

标签: 动物眼睛如何进化 动物的第一双眼睛来自这个千足虫 古老生物三叶虫 澄江动物群

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