石鳖:浑身长满眼睛的软体动物

石鳖是一种生活在海洋中的动物,咋一看,感觉和陆地上的西瓜虫潮虫)很像,背部由一片片的板甲组成,但是实际上石鳖并不是节肢动物,而是一种软体动物。在分类上石鳖属于软体动物门下的多板纲,其背上的背板实际上和蜗牛的壳差不多,是由外套膜特化而来的。

今天浩瀚科普要介绍是石鳖一个有趣的特点,那就是石鳖看起来没有眼睛,但是其实它全身上下长满了另外一种“眼睛”。原来石鳖的背壳上有着无数个微小的开口,剖开一看,你会发现里面有着相当复杂的通道网络,并且作为感官系统的一部分。这些散布在背壳上的通道有个专有的名字,称作微眼

石鳖微眼的功能有很多,其中最主要的功能恰如其名,它们能吸收光线、反应外界光线强弱的刺激。部分石鳖种类,这些微眼的构造特别高端,表面还具有似水晶体的聚光性晶体结构。如此一来,它们似乎已然具备了眼睛该有的功能(吸光、感光、聚光…等等)。

西印度石鳖。红色箭头指的就是具有眼睛构造的背壳区域。
西印度石鳖。红色箭头指的就是具有眼睛构造的背壳区域。

近年来,科学家发现不少自然界生物的外型构造有多重功能,像是阳隧足的骨骼可以感光、海绵的骨针具人造光纤特质、帽贝的壳具晶体结构色等。于是,这类生物在装备的物质层级上得有一些权衡之策,调整同个构造、不同功能的能量投资。石鳖似乎在这方面表现的不错,很有效地一壳二用,是能量投资的高手,那么它是怎么办到的?

首先,不同于大部分动物的水晶体由蛋白质所组成,石鳖的水晶体是霰石(一种碳酸钙的多型体)特殊构型的结晶。霰石从哪来?其实它们背壳上的坚硬构造就由霰石组成,所以信手拈来来做眼睛再合适不过了(阳隧腕足上骨板的水晶体结构也是如此,只是它们是另一种晶格排列的碳酸钙–方解石组成)。

更厉害的是,石鳖好似学过几何学和结晶学一样,能将特定位置的霰石结晶变得硬梆梆成为名副其实的铠甲,另外几些位置的霰石结晶能够变成水晶体,借此看到周围环境。

B图是微眼光学显微镜放大图,C图是扫描式电子显微镜图。
B图是微眼光学显微镜放大图,C图是扫描式电子显微镜图。

上面这张图就是这种石鳖背壳上会有个三种突起的构造,体积最大、突起最高的是没有感光性的坚硬铠甲部分、左图黑色的部分是具水晶体的突起,作为眼睛使用、比较小颗的突起其上有小孔(右图)称作巨微眼。后两者都具有感光的功能,唯一的差别在前者有水晶体(非所有石鳖都有),后者没有水晶体但可吸收光线(所有石鳖都有)。

这两种用来侦测外界的突起,都位于在如群山般坚硬铠甲突起的山谷中,借此保护这样精细、脆弱的感官。接着,研究人员比较了“铠甲用”和“水晶体用”的晶体排列,发现前者的晶体较小、排列较不规则,方向也不一;后者则是晶体较大、排成一列、方向一致,能够让更多的光通过,并有效减少光线散射回去的比例,完全就是当眼睛的材料。

最后,科学家模拟并测量石鳖单一水晶体的成像力和单一眼睛的解析力后,发现它们的视力可不差呢!一条20厘米的鱼(可能是捕食者的体型),石鳖最远就能在2米外就能发现,清楚吗?来看一下这张图吧!左边是捕食者的图像,中间则是在水里面通过石鳖的水晶体得到的成像,最后一颗眼睛能“看到”的样子如右图,受限于光受体的间隔,让解析度下降了些。但对这群浑身长眼的石鳖来说,有了这项能守能侦察的背壳,绝对比起那些没有水晶体的石鳖们更有机会躲避捕食者,继续活跃在潮汐更迭的大海之中!

石鳖眼中的鱼
石鳖眼中的鱼

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