視覺是如何產生和進化的？︱溯源
2020-09-09 E聞天下
視覺是我們感知外部世界極其重要的方式，它排在「六識」（眼識，耳識，鼻識，舌識，身識，意識）的第一位。
視覺已經成為我們的本能。我們幾乎每時每刻都在感受著光和影像，以至於往往忽略了視覺的器官 -- 眼睛。
仔細想想，我們的眼睛，其實是一個極其複雜的傑作。
它需要角膜，虹膜，晶狀體，視網膜，視覺神經，肌肉群，更要有大腦複雜的神經網絡來解析圖像。
它遠複雜於任何由人類智能製作的儀器。
因此，有人認為，人類的眼睛不可能是無意識進化的結果。
要想知道眼睛及視覺究竟是如何產生和進化的，我們需要跟隨生物學家穿越時間，回溯到大約40億年前的世界...
水中的原始微生物
那時，地球上的水中已經出現了原始微生物。
這些原始的生命是沒有視覺的，
-- 眼睛還未出現。
...
幾億年過去了。
某一天，在一個細菌的DNA中，產生了微小的複製錯誤。
這個隨機突變，使這個微生物產生了一個吸收陽光的蛋白質分子，
-- 對於光敏感的細菌出現了。
突變繼續隨機發生，正如在任何生物種群中所發生的一樣。
另一種變異，使一種深色細菌可逃離強烈的陽光。
發生了什麼事？
黑夜和白晝。
那些能分辨明暗的細菌，有了決定性的優勢，超越了那些不能分辨明暗的細菌。
為什麼？
因為白天強烈的紫外線會損傷DNA。
敏感的細菌逃離強烈的光線，在黑暗中安全地交換它們的DNA。
相比留在表面的細菌，它們更多地存活下來。
左：在更高級的單細胞生物體上，那些感光蛋白質集聚成了一個色素點；右：視覺效果。
隨著時間的推移，漸漸地，在更高級的單細胞生物體上，那些感光蛋白質集聚成了一個色素點。
這使尋找光亮成為可能，對於獲取陽光製造食物的生物，這是一種巨大優勢。
隨著多細胞生物的產生和進化，那些感光蛋白質集聚成的色素點逐漸進化出一個小坑。
碗狀的凹坑使動物能夠區分光亮和陰影，粗略地辨認出它附近的環境，包括那些它要吃的和可能要吃它的，又是一種巨大的優勢。
隨後，影像更清晰了。
凹坑加深了，進化成了一個有小開口的窩。
...
歷經數千代，自然選擇慢慢地塑造出了眼睛。
開口收縮成一個小孔，覆蓋著一層保護性的透明膜。
只有少量的光能進入這個小孔，但已經足夠在眼睛敏感的內表面上繪出模糊的圖像。
這提高了清晰度。
更大的開口會讓更多的光進入，產生更明亮的圖像，但卻沒有對焦。
這一發展引發了一場視覺的軍備競賽。
競爭者們需要跟進才能生存。
但隨後，眼睛的一個精妙的新特徵進化了 -- 可以同時提供亮度和清晰焦點的晶狀體。
在原始魚類的眼中，小孔附近的透明膠質形成了晶狀體。
與此同時，小孔擴大了，可進入越來越多的光。
這樣，魚就有了高清晰度視覺，遠近都可看清。
然而，後續的發展並不順利...
你注意到一杯水中的吸管在水面處看起來是彎折的嗎?
那是因為光發生了折射，當它從一種介質進入另一種介質時，比如從水到空氣。
眼睛最初進化是為在水中觀察。
眼睛裡的水狀液體巧妙地消除了那種折射效果的變形。
當我們的兩棲祖先從水中登陸時，它們的眼睛，已經精細進化的水中的視覺，在空氣中卻很糟糕。
光及圖像是從空氣進入到它們含水狀液體的眼睛裡，光線發生了折射，造成全面的失真。
從那時起，我們的視力一直不好。
也許有人以為我們的眼睛是最高級的，但在3.75億年後，我們依然不能看清就在我們鼻子前面的東西，也不能像魚那樣，在昏暗的環境中辨別精微的細節。
當我們從水中離開時，為什麼大自然不再重新開始，使我們進化出一雙新的眼睛，最適合在空氣中視覺呢?
大自然不是那樣運作的。
進化會重塑已形成的結構，歷經世代交疊更替，隨著微小的變化使其逐漸適應。
它不可能重新開始，從頭再來。
在其發展的每一個階段，進化中的眼睛功良好，足以為生存提供選擇性的優勢。
在當今現存的動物中，我們發現處在所有這些發展階段的眼睛。
而它們都很實用。
人類眼睛的複雜程度，對自然選擇的進化沒有產生任何難度。
事實上，沒有進化，眼睛和所有的生物學都無法解釋。
有些人聲稱進化論只是一種理論，仿佛它只是一種觀點。
進化論，就像萬有引力理論一樣，是一個科學事實。
進化確有其事。
承認我們與地球上所有生命的親緣關係，不僅是嚴謹的科學。
在某種意義上，也是一種崇高的心靈體驗...
...
編譯︱E聞天下
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