某些海棲脆星物種——海星和海膽的近親——長期以來以其對光強度變化做出反應的能力給科學家們留下了深刻印象,這種能力使它們能夠探測和躲避捕食者。然而,確切來說,這些缺乏專門眼睛的生物是如何探測到這種變化的,一直是個謎。現在,發表在《自然》雜誌上的一份報告終於提供了見解。嵌入脆星方解石骨骼中的微觀晶體似乎充當了透鏡,共同形成了一種在所有現存動物中獨一無二的視覺系統。
新澤西州默裡山貝爾實驗室/朗訊科技的喬安娜·艾森伯格和她的同事們開始懷疑這些晶體是關鍵,當他們注意到對光不敏感的物種沒有這種結構時。研究人員推斷,在它們的光敏感表親中發現的晶體很可能起到將光聚焦到底層光敏組織上的作用。為了評估透鏡效應,該團隊將來自溫迪蛇尾(Ophiocoma wendtii)物種的方解石晶體陣列放置在光敏材料層之上,並將其暴露在光線下。隨後對光敏材料的檢查表明,光在直接位於方解石晶體下方的斑點上留下了痕跡。此外,每個透鏡將光聚焦在光敏材料上的距離與透鏡和脆星本身推測的光敏神經束之間的距離相對應。
作者觀察到,脆星的穹頂形晶體陣列(比球形晶體更好地聚焦光線)的定位方式使得該動物在理論上可以收集相當多的關於其環境的視覺資訊。“儘管我們只有有限的證據表明透鏡裝置在一定距離處運作,這符合眼睛的定義,但我們的結果表明,這些結構的存在可能足以引發快速、協調的行為,例如探測捕食者和退向裂縫,這些行為暗示了視覺的發生,”他們寫道。“這些正是對溫迪蛇尾(O. wendtii)個體在其自然棲息地生存至關重要的能力。”
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在對《自然》報告的評論中,埃克塞特大學的羅伊·桑布林斯寫道:“人類的智慧在幾年前才想出微透鏡陣列,它們被用於定向顯示和微光學,例如作為訊號處理的訊號路由聯結器。我們再次發現,大自然預示了我們的技術發展。”