視覺並不總是需要眼睛。一項研究表明，脆星Ophiocoma wendtii，一種海星的近親，可以掃描海底，這要歸功於遍佈其皮膚的光敏細胞，而不是使用類似眼睛的結構。
這項研究於1月24日發表在《英國皇家學會學報B》上，顛覆了長期以來關於Ophiocoma如何觀察周圍環境的假設。
儘管這種棲息在珊瑚礁中的動物沒有大腦，但它由連線到中央盤的五個手臂組成，可以探測光線並遠離光線。Ophiocoma的骨骼覆蓋著一層薄薄的皮膚，上面覆蓋著珠狀的晶體結構，科學家們認為這些結構共同構成了一個大型複眼。透過將光線聚焦到研究人員認為在這些“微透鏡”下方執行的神經束上，這種排列將使動物能夠形成影像。
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但是，當一組進化生物學家仔細觀察脆星的骨骼時，他們意識到微小的晶體結構可能與視覺無關。最新的研究提供了“引人注目的證據”，反駁了之前的解釋，加利福尼亞州洛杉磯縣自然歷史博物館的動物學家戈登·亨德勒說，他是最早提出Ophiocoma複眼想法的科學家之一。
“這是大自然如何讓我們感到驚訝的一個很好的例子，”加州大學聖巴巴拉分校的進化生物學家託德·奧克利補充說，他沒有參與這項研究。“有時，我們看得越仔細，就會發現更多意想不到的事情。”
膚淺的理解
研究人員首先證實了Ophiocoma可以對視覺線索做出反應。“它們不僅會避開光線，而且還能在約40釐米的距離處辨別出陰影並非常迅速地朝它移動，”英國牛津大學的神經生物學家勞倫·薩姆納-魯尼說，她是這項研究的負責人。
當研究小組觀察脆星的身體內部時，他們發現神經束在晶體結構之間而不是下方執行，這與他們的預期相反。薩姆納-魯尼說，由於晶體結構的位置，它們不太可能像之前認為的那樣將光線聚焦到神經上。
更重要的是，研究人員在覆蓋脆星手臂骨骼的皮膚中發現了大量富含光敏分子的細胞，但在骨骼晶體結構的底部沒有發現這種細胞。薩姆納-魯尼說，由於這些光敏細胞與神經束緊密接觸，它們可能是負責檢測視覺線索並將訊號沿著神經發送的細胞。
康涅狄格州紐黑文市耶魯大學的進化生物學家伊麗莎白·克拉克說，神經究竟如何產生反應，例如將手臂從光線中移開，仍然不清楚。
一個更大的問題是脆星是否可以分辨形狀。薩姆納-魯尼說，研究人員正在進行的實驗表明它們可以，類似於配備眼睛的動物。
看，沒有眼睛！
英國貝爾法斯特女王大學的進化生物學家、該研究的合著者朱莉婭·西格沃特說：“人們越來越認識到，在沒有眼睛或類似眼睛結構的情況下看到東西的能力，稱為眼外感光，比我們想象的更普遍。”許多動物，包括海膽和一些小型甲殼類動物，都使用這種機制來感知周圍環境。脆星只是最新加入該列表的成員。
西格沃特說：“感知環境並對刺激做出反應，而無需等待訊號到達大腦，可以節省大量時間。”她補充說，這個想法可以啟發開發不依賴中央控制系統的機器人和影像識別技術。
至於研究人員認為充當微透鏡的晶體結構，“它們只是骨骼的一部分，”西格沃特說。它們的透明度和聚焦光線的能力“完全是巧合”，她補充道。
但亨德勒不同意。“它們仍然可以將光線匯入骨骼，”他說。“我不排除它們具有某種光學功能的可能性。”
本文經許可轉載，並於首次發表於2018年1月24日。