研究人員解開了海洋生物的謎團(tuán)，這種生物在殼上進(jìn)化出眼睛

小而有殼，不起眼，甲殼蟲有眼睛不同于任何其他生物在動(dòng)物王國(guó)。

其中一些海洋軟體動(dòng)物有數(shù)以千計(jì)的球狀小窺視者嵌入其分段的外殼中，所有這些都帶有由一種叫做文石的礦物制成的鏡片。雖然微小而原始，但這些被稱為 ocelli 的感覺器官被認(rèn)為是具有真正的視力,區(qū)分形狀以及光.

然而，其他甲殼蟲物種具有較小的“眼點(diǎn)”，其功能更像是單個(gè)像素，就像昆蟲或螳螂蝦的組成部分一樣復(fù)眼，形成一個(gè)分布在殼體上的視覺傳感器。

一項(xiàng)新的研究研究了這些不同的視覺系統(tǒng)是如何形成的，現(xiàn)在揭示了這些巖石生物令人驚訝的進(jìn)化靈活性：它們的祖先在四個(gè)不同的場(chǎng)合匆忙進(jìn)化出眼睛，導(dǎo)致了今天兩種截然不同的視覺系統(tǒng)。

雖然不像螃蟹那樣重復(fù)，但它們的側(cè)行身體計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)化至少五次，該研究再次展示了進(jìn)化如何為基本問題提出多種解決方案，例如如何利用光來避免成為午餐。

“我們知道有兩種類型的眼睛，所以我們沒想到會(huì)有四個(gè)獨(dú)立的起源，”說該研究的進(jìn)化生物學(xué)家和主要作者，來自加州大學(xué)圣巴巴拉分校的麗貝卡·瓦尼（Rebecca Varney）?！笆聦?shí)上，甲殼蟲以兩種不同的方式進(jìn)化了四次眼睛，這對(duì)我來說非常令人驚訝。

為了重建這段進(jìn)化史，研究人員比較了化石，并分析了從圣巴巴拉自然歷史博物館保存的標(biāo)本中提取的DNA樣本，以拼湊出chiton。進(jìn)化樹.

分析顯示，這兩個(gè)視覺系統(tǒng)分別進(jìn)化了兩次，而且是快速連續(xù)的。然而，奇怪的是，達(dá)到相似視覺結(jié)構(gòu)的群體并不是彼此關(guān)系最密切的群體。他們是遠(yuǎn)房親戚，相隔數(shù)百萬年。

早在 2.6 億至 2 億年前，一組甲殼蟲就進(jìn)化出了眼斑。三疊紀(jì)什么時(shí)候恐龍首先出現(xiàn)，只是邊緣出另一個(gè)群體進(jìn)化出的第一個(gè)貝殼眼睛侏羅紀(jì)大約2億到1.5億年前。

然后，貝殼眼在 1.5 億到 1 億年前第二次進(jìn)化，在白堊紀(jì)，在 Toniciinae 和 Acanthopleurinae chitons 中，使它們成為我們所知道的最近出現(xiàn)的透鏡眼。

最后，眼斑在甲殼蟲進(jìn)化樹的不同分支中再次進(jìn)化，直到古，大約7500萬至2500萬年前。

在拼湊出一個(gè)時(shí)間表后，Varney和同事們?nèi)匀粚?duì)引導(dǎo)這種重復(fù)演變的潛在條件感到好奇。

甲殼蟲的殼板上有開口，視神經(jīng)通過這些開口;事實(shí)證明，狹縫較少的物種往往會(huì)進(jìn)化出更少、更復(fù)雜的貝殼眼。另一方面，具有更多狹縫的甲殼蟲繼續(xù)發(fā)展出更多、更簡(jiǎn)單的眼點(diǎn)。

研究人員說：“闡明[特征]歷史在塑造進(jìn)化結(jié)果中的作用對(duì)于我們理解性格如何以及為什么可以以可預(yù)測(cè)的方式進(jìn)化至關(guān)重要結(jié)束.

至于這些結(jié)構(gòu)如何向奇頓腦，這是正在進(jìn)行的研究的重點(diǎn)。

到目前為止，我們所知道的，來自最近的另一項(xiàng)研究，就是在至少一種甲殼蟲物種中，更復(fù)雜的殼眼發(fā)送視覺信息，以便在環(huán)繞其全身的環(huán)形神經(jīng)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行處理。然后，連接到該環(huán)的視神經(jīng)根據(jù)環(huán)的哪些部分被激活來感知物體的位置。

該研究已發(fā)表在科學(xué).

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