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藏在扇贝200双闪闪发光的眼睛里的奇异秘密

Pecten maximus scallop的三的眼睛。(丹·埃里克·尼尔森,隆德大学)

凝视着扇贝肉质的胃,瞧,扇贝会向后凝视——多达200只眼睛闪烁着异国情调,

科学家们至少从20世纪60年代开始就知道,扇贝用眼睛后面的镜子向前反射光线,并将图像投射到它们的双视网膜上。这是迈克尔·兰德的工作,他是研究动物视觉的先驱。但兰德永远也搞不清这些镜子是由什么制成的,或者它们是如何工作的;他猜测其中涉及到结晶鸟嘌呤,但那个时代的所有显微技术都会使镜像组织脱水,在他研究它们之前就破坏了他的样品。

特写图片揭示了扇贝奇怪的蓝眼睛。(Matthew Krummins/CC BY 2.0)

,发表在12月1日的《科学》杂志上,以色列魏兹曼科学研究所和瑞典隆德大学的一个研究小组宣布他们已经破获了这个案子。

科学家们在扫描电子显微镜下研究镜子组织时,将其冻结(这项技术有一个很酷的名字“低温扫描电子显微镜”或“低温扫描电镜”)。他们发现镜像组织确实是由鸟嘌呤晶体构成的。但他们身上有一些奇怪而强大的东西。[接受我们的视觉测验:动物能看到什么?]

这张纸上的图片从侧面显示了扁平的方形晶体层。

鸟嘌呤在自然界并不罕见。科学家发现,在某些白蜘蛛、变色龙的皮肤和一些微小的、彩虹色的甲壳类动物身上也会出现这种现象。

,但通常当鸟嘌呤晶体形成时,它们会形成棱柱状物——这不是一种将光精确反射到透镜上的好形状。在扇贝中,这种精确性是很重要的;它们眼睛里的镜片几乎不折射光,远不够精确到聚焦图像。

冷冻扫描电镜图像揭示了扇贝眼睛里活细胞内的方形鸟嘌呤晶体。研究人员发现,

镜子本身可以对扇贝进行聚焦,它们通过精确地构造和塑造活体组织中的鸟嘌呤来实现这一点。

鸟嘌呤的每一个晶体都被塑造成一个小正方形,而不是一个棱镜。正方形平铺在一起,呈弯曲的凹面层,彼此之间没有任何间隙——它们平坦、发亮的正面正对着生物的视网膜。

想象一堆棋盘,形状像卫星天线,一个一个叠在另一个上面。研究人员将这些成束晶体的结构与反射望远镜弯曲的瓷砖进行了比较,结果发现这是一种强大的聚焦机制,可以让每只眼睛将注意力集中在空间的不同部分。

扇贝是如何如此精细地控制晶体的形成的?研究人员仍然不知道。

最初发表在《生命科学》杂志上。

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