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

动物的有色视觉出现了

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

视网膜被进化出来了

参考文献:

  1. 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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海云青飞,生命进化规律破解者
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