动物的视网膜是怎么进化出来的，当“看见”的时候之伟大的转化二，野驴
2007-05-30 12:58:25
标签： 科学 科普 野驴 当看见的时候 分类： 科普-《新发现》
最初只有一种光感受器细胞，一种视色素分子，这便是最早的视觉系统。正如当你在黑暗的洞穴中摸索着前进，突然发现远处有亮光透了进来，面对无法抗拒的诱惑，你必然要走过去看个究竟一样，在一个全新的世界面前，进化的脚步是绝对不会停止的
首先是晶状体的出现，它使眼睛初具模型，并且显著提高了对视觉信息的处理效率。动物们因此不再满足于在海底的泥沙中缓慢蠕动，而是将它们的生存空间向四面八方扩展开来。环境的改变进一步加速进化。越接近海面，光线就越强，于是只能在暗处工作的老古董开始过时，同时光线的种类也丰富起来，这意味着有色视觉的出现
如何分辨出颜色是个大难题，最容易想到的是将古老的机制进行推广，让每一种波长的光都具有其相对应的视色素分子。但这种方法会导致两个问题：首先，有多少种波长的光就要有多少种视色素分子，这个数目太惊人了，节俭的、最善于利用资源的生物体无法容忍这种效率低下的浪费。其次，即便有这么多种视色素分子，每一种也只能对对应波长光的强弱进行区分，最终感受到的也只有亮暗的不同
看来需要动点脑筋了，生命的创造力是令人敬畏的，既然不能从广度上解决问题，那就从深度上入手。我们小时候都玩过积木，积木的种类是有限的，但却能造出各式各样的房子、宫殿，关键看你如何去搭配。类似的，我们是否也只需要几种视色素分子，然后将它们搭配起来就可以了？
事实确是这样。先要感谢视色素分子的不专一，它并不是只能吸收到某种波长的光，其他波长也可以的，只是能力比较弱。也就是说，视色素分子所能吸收的光线是一个范围，存在一个最佳波长，与这个最佳波长相差越多，吸收能力就越弱
正因为如此，我们的积木才搭得起来。假设有两种最佳波长不同的视色素分子，它们的可吸收光线范围有重叠部分，这相当于积木间的接头处。如此一来，某种波长在重叠部分的光线，就会在两种视色素分子处得到不同的吸收，那么这不同的吸收结果实质上不就代表了该种光线吗？
积木已经横向搭起来了，但仅仅如此还远远不够，不同的吸收结果需要进一步被体现出来，所以积木还要往纵向搭。面对越来越复杂的环境，光感受器细胞本身已经无法胜任，于是其他类型的细胞被进化出来帮忙
新出现的细胞与分别含有不同视色素分子的光感受器细胞相联结，将它们传递来的视信息进行整合，也就是将不同的吸收结果在此处体现出来。这相当于用一块新的积木，与已经横向搭好的积木纵向再接起来
如此这般，通过横竖交错的联结、传递，某种光线的波长信息被逐渐细化、精确。在这个过程中，不断有新的细胞、积木出现，承担任务，结果它们搭出了整个视网膜。视网膜发送出的信息再经大脑视觉皮层进一步处理，最终我们便感知到了这种光线的色彩
参考文献：
- Arendt D, Tessmar-Raible K, Snyman H, Dorresteijn AW, Wittbrodt J. Ciliary photoreceptors with a vertebrate-type opsin in an invertebrate brain[J]. Science. 2004 Oct 29;306(5697):869-71.
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