人和动物生活在不断变化的环境中,感知周边环境及其中潜在的危险对生存具有重要意义。这些信息80%以上是通过视觉获得的。视觉的形成与眼密不可分,眼是何时出现的?它又经历了怎样的发展过程呢?现在就让我们走进眼睛的故事,解答这一吧!
将自然界中存在的眼的结构从简单到复杂进行排列(如图1),可以揭示眼的大致发展过程。
在6亿年前寒武纪生命大爆发时期,一些动物拥有了“眼斑”,眼斑是仅能识别光的明暗的蛋白斑块。
后来,由眼斑逐渐演化形成原始眼。原始眼是由一个感光细胞和一个色素细胞组成的浅杯状的凹坑,其中感光细胞负责感受是否有光,色素细胞负责遮挡来自后方光线的干扰。原始眼虽然不能成像,但可以通过识别照射到感光细胞的光线角度来判断光源方向,使动物的定向移动成为可能。
随着原始眼感光细胞和色素细胞数量增多,凹坑加深,形成感光层和色素层,就发展为杯型眼。这样的眼就对环境中光线刺激更加敏感。
当杯型眼细胞数量进一步增加,感光层和色素层面积加大,凹坑进一步加深,开口逐渐变小,形成眼孔。眼孔的大小决定了进入眼内光线的多少。物体能够通过小孔成像的方式在感光层上形成图像(如图2),这就是小孔成像眼,它使动物能够识别物体的形状。
再后来,眼孔表面出现了透明细胞层,并且呈现出逐渐增厚的发展趋势,一方面可以保护眼内部结构;另一方面还像一个凸透镜能够将光线折射聚焦,起到照相机镜头的作用。这样的眼睛称为照相机式眼,它就像一架照相机,能够在眼的底部形成清晰的图像。
以上介绍了眼的演化过程中具有代表性的几种类型,它们的结构越来越复杂,功能也越来越强大。难怪达尔文赞叹:自然形成如此精巧的结构,是让人难以想象的神奇。
a.原始眼
b.杯型眼
C.小孔成像眼
d.照相机式眼