科学家们惊讶地发现了一种刚毛虫,它的眼睛如此敏锐,可以与哺乳动物和章鱼的眼睛相媲美。哥本哈根大学和隆德大学的研究人员怀疑这些海洋蠕虫可能有一种秘密语言,它使用只有它们自己的物种才能看到的紫外线。这种原始生物的先进视觉有助于解决有关眼睛进化的史诗般的争论。
相对而言,瓦纳迪斯刚毛虫的眼睛有磨石那么大。事实上,如果我们的眼睛按比例和这种地中海海洋蠕虫的眼睛一样大,我们就需要一辆坚固的大手推车和强壮的手臂来搬运额外的100公斤。
作为一个整体,蠕虫的眼睛重量大约是动物头部其他部分的二十倍,在这种微小而透明的海洋生物身上显得格格不入。就好像它的身上绑着两个巨大的、闪亮的红色气球。
Vanadis鬃毛虫,也称为多毛虫,可以在意大利那不勒斯以西的蓬扎岛周围找到。就像岛上的一些夏季聚会者一样,这些蠕虫是夜间活动的,当太阳高高挂在天空时,它们就看不见了。那么,这种多毛类动物在天黑后会用它那猛烈的窥视者做什么呢?它们有什么用?
哥本哈根大学生物系的神经和海洋生物学家安德斯·加姆无法忽视这个问题。抛开其他计划,研究人员觉得有必要深入研究并试图找出答案。当隆德大学的同事迈克尔·博克向他展示刚毛虫的录音时,他立刻就被迷住了。
“我们一起着手解开一个谜团,即为什么一种在夜深人静时进食的几乎看不见的透明蠕虫会进化出巨大的眼睛。因此,第一个目标是回答大眼睛是否赋予蠕虫良好的视力。”,迈克尔·博克(MichaelBok)说道,他与加姆(Garm)一起撰写了一篇新的研究文章,正是这样做的。
事实证明,战姬的视力非常出色,而且很先进。研究表明,这种蠕虫可以用眼睛看到小物体并跟踪它们的运动。
“这真的很有趣,因为这样的能力通常是为我们脊椎动物保留的,还有节肢动物(昆虫、蜘蛛等)和头足类动物(章鱼、鱿鱼)。这是第一次展示如此先进和详细的视图“除了这些群体之外。事实上,我们的研究表明,这种蠕虫具有出色的视力。尽管它是一种相对简单的生物体,大脑很小,但它的视力与小鼠或大鼠的视力相当,”加姆说。
这就是蠕虫的眼睛和非凡的视力在动物王国中独一无二的原因。正是有关瓦纳迪斯刚毛蠕虫的这些因素的结合才真正引起了加姆的注意。研究人员的工作重点是了解原本简单的神经系统如何具有非常复杂的功能——这里的情况绝对如此。
紫外线和秘密语言
目前,研究人员正在试图找出是什么导致这种蠕虫拥有如此好的视力。这些蠕虫除了眼睛之外都是透明的,眼睛需要记录光线才能发挥作用。因此,它们本质上不可能是透明的。这意味着它们伴随着进化的权衡。由于变得可见必然会让华纳迪斯付出代价,因此其眼睛的进化益处必定超过其后果。
这些蠕虫究竟能获得什么,目前还不清楚,特别是因为它们是夜行性动物,白天会躲藏起来,而白天的时候眼睛通常工作得最好。
“没有人在白天见过这种蠕虫,所以我们不知道它藏在哪里。所以,我们不能排除它的眼睛也在白天使用。我们所知道的是它最重要的活动,“就像寻找食物和交配一样,都发生在晚上。所以,这很可能是它的眼睛很重要的时候,”加姆说。
部分解释可能是由于这些蠕虫看到的光波长与我们人类不同。他们的视觉适合人眼看不见的紫外线。根据加姆的说法,这可能表明它的眼睛的目的是在漆黑的夜间海洋中看到生物发光信号。
“我们有一个理论,认为蠕虫本身是生物发光的,并通过光相互交流。如果你使用普通的蓝色或绿色光作为生物发光,你也有吸引捕食者的风险。但如果相反,蠕虫使用紫外线,它就会保留“除了同种动物之外,其他动物都看不到它们。因此,我们的假设是,它们已经发展出敏锐的紫外线视觉,从而拥有一种与交配相关的秘密语言,”加姆说。
“也可能是它们正在寻找紫外线生物发光的猎物。无论如何,这确实令人兴奋,因为紫外线生物发光尚未在任何其他动物中被发现。因此,我们希望能够将其作为第一个例子,”研究人员说。
令人兴奋的机器人研究和进化历史
由于这一发现,Garm和他的研究同事还开始与南丹麦大学(SDU)MaerskMc-KinneyMøller研究所的机器人研究人员合作,他们在生物学中找到了技术灵感。他们共同的目标是研究是否有可能充分理解这些眼睛背后的机制,从而将其转化为技术。
“我们正在与机器人研究人员一起努力了解大脑如此简单的动物如何处理如此大的眼睛可能收集到的所有信息。这表明它们的神经系统有超级智能的方式来处理信息“如果我们能够从数学上检测这些机制,它们就可以集成到计算机芯片中并用于控制机器人。”Garm解释道。
根据加姆的说法,瓦纳迪斯的眼睛在进化论方面也很有趣,因为它们可以帮助解决围绕该理论最激烈的学术争论之一:眼睛是否只进化了一次,并进化成我们今天所知道的每一种形式,或者它们是否只进化了一次。在进化史上,它们彼此独立地出现过多次。
瓦纳迪斯的眼睛构造简单,但配备了先进的功能。同时,它们的进化时间跨度相对较短,仅为几百万年。这意味着它们必须独立于例如人眼而发育,并且即使具有高水平的功能,视觉的发育也可能在相对较短的时间内完成。