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扇贝眼睛太犀利!科学家赞叹,和造价88亿美元的太空望远镜差不多

2020-09-24 11:01    

2019年,如果不出任何意外的话,造价高达88亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜将被送入地球轨道。它使用18个六角形反射镜阵列来收集和聚焦来自遥远星系的光线。这种分割镜的设计是在20世纪80年代发展起来的,而且非常成功。在不久的将来,几乎所有的大型望远镜都将采用这种技术。

詹姆斯·韦伯太空望远镜

但大自然比人类领先了几百万年。扇贝一直盯着世界,它拥有几十个眼睛,每一只眼睛都类似于人类发明的大型太空望远镜,以前科学家们从未仔细观察过这种动物的细节特征。扇贝不只是我们餐桌上那一块块白色的肉球,那只是它的肌肉而已。如果你见过一只活的扇贝,就知道在它们美丽的外壳下,有许多与众不同的蓝色眼睛。它们会盯着你,几十只眼睛躲在外壳内缘的缝隙里,有些品种扇贝的眼睛数量高达200只。

扇贝的眼睛

当光线进入人类的眼睛是,眼球就像照相机的镜头一样,会把光线聚焦到视网膜上,那里有无数敏感的视觉感光细胞。实际上,照相机的制造原理就是模仿了人类的眼球结构。而到光线进入扇贝眼球的时候,并没有聚焦到视网膜上。相反的,光线会穿透两层视网膜,并相互层叠在一起。最后,在眼球底部有一面弯曲的镜子,将光线再次反射到视网膜上。这种通过反射聚焦的透镜状结构,与分段式太空望远镜的工作原理几乎一样。

电子显微镜下只有1微米宽的嘌呤晶体

来自宾夕法尼亚大学的物理学家艾莉森-斯威尼教授表示,世界上最顶尖的望远镜大师,也无法制作出如此精密的透镜结构。这些生物镜片由嘌呤晶体组成,但嘌呤晶体的自然形态并不是正方形。显然,扇贝能够控制这些晶体的生长,至于它们是怎么控制的,至今仍是一个谜,只能归功于自然进化过程的神奇。

扇贝眼球特写

更重要的是,这些晶体并不是死物,它们都是由活生生的细胞组成。斯威尼教授称,扇贝也许无法像大型太空望远镜那样看到遥远星系中闪烁着的繁星,但它们的视力远比人们想象的要好很多。扇贝在大海里以浮游生物和微生物为食,即使食物只有1.5毫米宽,它们也能很快的锁定并捕食到这些猎物。

研究人员还发现,扇贝眼睛中的反射镜相对于其视网膜,稍微倾斜了一定的角度。这能让一部分光线从视觉中心聚焦到视网膜的上部,而另一部分光线则会被照射到较低的视网膜上。也就是说,扇贝能够同时聚焦于周围环境的不同部分,这也是为什么它们拥有两个视网膜的原因。

扇贝美食

爱荷华州立大学的珍妮-谢尔盖教授则赞叹道,这真是一项了不起的研究,此前她也研究了扇贝的眼睛,试图解开双视网膜的奥秘,但没有成功。但她也强调说,还需要更多的实验来证明这一观点,因为扇贝的眼睛很容易变形。在解剖这些眼睛时,轻轻一碰就可以改变透镜和视网膜的定位。12年来,她尝试了无数种探测方法,都没有取得更好的效果,因为这些眼睛实在是太精密了。

还有一个谜题值得科学家们探索,那就是为什么扇贝有这么多的眼睛,它们是分别处理每个眼睛接收到的信息,还是把所有的信息组合成一个单一的画面?经过几个世纪的研究,科学家们终于大概搞懂了人类眼睛的工作方式,但我们仍不知道像扇贝这样的动物是如何感知世界的。

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