藉助數字顯微技術發現：昆蟲視覺功能五億年前或已形成

2020-08-17 中工網

2020-08-17 13:18:42 來源：科技日報

科技日報北京8月16日電 （記者張夢然）根據自然科研旗下《科學報告》近日發表的一項最新研究，德國科學家利用數字顯微技術「透視」了一個來自4.29億年前的三葉蟲化石的眼睛，發現其內部結構幾乎與現代昆蟲眼睛一模一樣。這一研究結果表明，許多現代昆蟲和甲殼動物眼睛的視覺原理，至少已有5億年的歷史。這也為人類理解遠古生命提供了新的線索。

對遠古生命研究領域來說，三葉蟲是寒武紀就出現的最有代表性的動物——它們前後在地球上生存了3.2億多年，擁有極強的生命，在漫長的時間長河中，它們的演化十分繁複，因此其生命體結構對人類掌握生物演化線索至關重要。

三葉蟲也是第一個有明確定義眼睛的生物。德國科隆大學研究人員布萊吉特·舒爾內曼和尤安·卡拉克森，此次利用最新數字顯微技術，重新檢驗了一個1846年在捷克共和國境內發現的三葉蟲（名為「A. koninckii」）化石。該化石高1毫米至2毫米，頭部後側有兩個凸起的半橢圓眼睛，其中一個已經破裂。

研究人員報告稱，他們此次發現，該三葉蟲眼睛的一些內部結構與許多現代昆蟲和甲殼動物的複眼結構類似，包括它們名為「小眼」的視覺單元（直徑35微米），其中包含了聚集在感杆束這種透明管束周圍的感光細胞。

研究人員認為，環繞每個視覺單元的深色環由色素細胞組成，這些色素細胞在視覺單元之間充當屏障。每個視覺單元表面有一個厚晶狀體，剩下的部分研究人員認為是一個扁平的晶錐，光會先經過這個晶錐，再聚焦到感杆束上。

視覺單元很小，可以說明「A. koninckii」三葉蟲曾生活在明亮的淺水域，可能在白天較為活躍，因為直徑較小的晶狀體在明亮環境下的捕光效率較高。視覺單元之間存在色素細胞屏障，說明這個三葉蟲曾擁有馬賽克視覺，每個視覺單元貢獻了整體畫面的一小部分，類似於許多現代昆蟲和甲殼動物的複眼。

這一研究結果表明，許多複眼的結構和功能自古生代（5.42億至2.52億年前）以來幾乎沒有變化，這為了解三葉蟲的遠古生命提供了新知。

總編輯圈點

生命的進化規律，可以從跨越地質歷史時期的對比中管窺一二。然而，如果不是先進的研究工具，這種穿越時空的「管窺」難上加難。就像此次研究中的三葉蟲，如果不是利用數字顯微技術對它進行精細檢驗，哪能知道幾億年前小蟲的眼睛，其視覺原理複雜程度就已堪比現代昆蟲了呢？

編輯：高爽

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