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但是就功能而言,复眼的每个单眼都不能成像,而只能模糊地感受一个色块,所有的单眼集合成阵列,才能凑出一个马赛克似的画面。而节肢动物的单眼最多也多不过几万,所以分辨的细节也比我们少得多——如果人类要用苍蝇那样的复眼达到现在这双眼睛的分辨率,那么这对复眼将拼成一个直径1米左右的硕大球体。
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另一方面,复眼对运动极其敏感,昆虫可以分辨每秒240帧的动画,达到人眼的10倍,这同样带来了显著的生存优势——你想徒手抓苍蝇,那可难极了。
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最后,动物界的眼睛极其丰富,除了这三种经典类型,甚至除了PAX6基因的作用,还有许许多多其他的模式,比如扇贝的外套膜边缘长着一连串小眼睛,这是一些独特的反射单眼,它们的眼底有一块凹面镜,把光反射聚焦在视网膜上;比如海蛇尾的皮肤上有很多方解石晶体,它们特化成了50微米左右的凸透镜,可以将光线折射到皮下的神经上,由此感受明暗;再比如箱水母不是两侧对称动物,但一些立方水母纲的成员身体周围有4个感觉棍(rhopalia),每个感觉棍上有6只眼睛,其中有两只是原始的色素凹陷,另两只是狭缝的小孔成像单眼,还有两只带有晶状体的折射单眼——箱水母在自己身上就展现出了完整的进化历程。
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图序—27 一枚蝉蜕特写。你看,它的角膜也要跟着蜕皮。(来自Phanuwatn | Dreamstime.com)
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图序—28 一只Coltraneia属的三叶虫化石。它生活在泥盆纪的摩洛哥,大约是4亿年前,拥有很大的复眼。(来自Guillermo Guerao Serra)
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图序—29 扇贝。每个绿色的小珠子都是一只眼睛。这个眼睛虽然也有一个晶状体,但折射率非常低,并不能聚集光线。光线要穿过透明的视网膜,被眼底的一个凹面镜聚焦在视网膜上。它们有两层视网膜,这能提高感光率,但不足以分辨物体。(来自Cavan-Images)
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图序—30 海蛇尾与海星的关系很近,你可以认为它们是一群腕很细长,很容易像壁虎尾巴一样脱落的海星。它们皮肤上的石灰质骨片构成了无数个凸透镜,能把外界的光折射到皮下的神经上,但是不能成像。(来自Rattiya Thongdumhyu及Dorothy M. Duffy)
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图序—31 冠三束水母(Tripedalia cystophora)是一种分布在加勒比海、印度洋、太平洋地区的立方水母,它们有4个感觉棍,每个感觉棍底部有一粒平衡石,用来感受海水的振动。在它上方有两个复杂的折射单眼,结构类似凤凰螺的眼睛,其中有一个屈光的晶状体,分别负责向上看和向下看;在这两个折射单眼旁边,又各有两个简单的感光器,是铺有色素和视神经的凹陷或狭缝。这样算下来,每个感觉棍共有6只“眼睛”,每只冠三束水母拥有24只“眼睛”。(David Liittschwager摄)
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延伸阅读鞭毛是怎样进化出来的?
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在神创论与进化论的交锋中,有一个著名的“奇兹米勒诉多佛学区案”,在21世纪刚刚开始的时候就给我们带来了一场精彩的辩论。
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2004年12月14日的美国宾夕法尼亚州,11名来自多佛学区的家长向联邦法院提起诉讼,控告当地教育委员会在公立学校中公然宣讲“智慧设计论”——生物有一些复杂的结构不能用进化解释,而一定出自某个高度智慧的设计者。
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法院受理了此案,2005年9月26日正式开庭,11月4日宣判,原告胜诉,法官宣布:所谓的“智慧设计论”不过是改了名字的神创论,是一种明确的宗教思想,不但不是科学理论,还充斥着过时和错误的观点。
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或者更直白地说:
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任何关于“造物主”的理论都是伪科学。
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我们不需要纠结这场审判中的流程细节,而只需注意被告方为“智慧设计论”提供的关键“论据”:细菌鞭毛。
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所谓“细菌鞭毛”是细菌用于运动的细胞器。鞭毛从外观上看很简单,就是细胞膜上长了一根又细又长的线,能像精子的尾巴那样不断扭转,搅动水流,推动细菌前进(参见图序—4)。但仔细观察它的微观结构,就会发现它格外精密复杂,好似一台微小的发动机。
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如图序—32,细菌鞭毛是一种超巨型蛋白复合物,它的基体部分镶嵌在细胞膜和细胞壁之间,由一系列的蛋白质圆环依次叠摞构成。其中,最下方的几个环互相咬合在一起,可以在细胞膜上转动,我们可以将它称为“转子”,尤其是下方的C环特别大,在边缘上有很多齿,好像一台水车的轮子,而在C环这个轮子的边缘又簇拥着大约10个小型离子通道,我们把它们称作“定子”。
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