对战场上的战士而言,躲进坦克天然不会被飘动的子弹伤到,但就很难看清战况。维护自己,调查敌情,二者往往不行兼得。
可谁能想到,产自加勒比区域、体型比薯片大不了多少的多疣花棘石鳖(Acanthopleura granulata)竟完成了两者统筹。
它可以说是座活体地堡。
和蜗牛相同具有一个腹足,它那柔软的身体外覆盖着巩固的矿化外壳。这层外壳由八块碳酸钙壳板衔接而成,令它的身体可以严密附着在各种形状的礁石外表,不论潮涨潮落,笃悠悠地享用藻类大餐。
石头的晶状体
但是异乎寻常的是,石鳖这身盔甲外表分布着成百上千只直径牵强与头发丝适当的小眼睛。每只眼睛都有一片透光的“晶状体”,其主要成分居然是巩固的文石,与石鳖外壳的构成成分相同。
这简直张狂:其他动物都透过一层通明蛋白质看国际,多疣花棘石鳖却是透过石头看全国!
这个绝无仅有的现象多年来令生物学家困惑不已:石头真能替代晶状体?直到一个美国研讨小组决议甩手一试——实践出真知嘛!
他们取下石鳖眼睛上的“晶状体”,发现后者大致呈球形,可以将外界光线折射到视网膜,随后视网膜上布满的感光细胞会把光线转译成大脑可解读的信号。玩兴大发的研讨人员把这一晶体罩在显微镜镜头上调查鱼类图片。
这些灰色圆珠便是石鳖的眼睛(小图为显微镜下的画面),它们分布在整个外壳上。和外壳相同,这些眼睛也是由巩固矿物质构成的;仅有的区别是,眼睛是通明的,照片中咱们能看到它们的反光。
据他们2015年11月宣布的定论,试验适当成功:文石晶体并不阻止光线射入眼球,可将周围环境的一帧细小印象投向感光细胞。正是凭借其成百上千的小眼球,石鳖得以360°无死角地调查环境,在大祸临头前精确判别风险的接近,比方饥不择食的海鸥或是鱼。
光线遇到周边物体(这儿以一条鱼为例)反射,其间一部分经石鳖眼睛最外部起维护效果的角膜,穿入一个偏椭圆的球形“晶状体”——其组分是一种名为文石的晶体,而人类的晶状体是由通明的蛋白质构成的。
这一预警才能对石鳖来说必不行少。因为举动过于缓慢,在要挟面前它仅有的求生之道便是依托那条可怜巴巴的腹足如吸盘般紧紧攀住岩石,死不放松。而敏锐的小眼睛给它留出了名贵的举动提前量。
构成石鳖眼睛“晶状体”的碳酸钙与图中文石的组分别无二致。
天敌来了?哈哈!不好意思,你扒不动我!因为自身外甲满足巩固,石鳖只需老老实实猫着不动即可,不论是尖锐的牙齿仍是尖锐的鸟嘴都不怕。
这样说来,谁也奈何不了它了吗?但是石鳖有个丧命缺点:它的视界规模只要2米!
研讨人员以为,这是眼睛的巨细决议的。因为眼睛太小,石鳖视网膜上的感光细胞数量相对较少;而感光细胞越少,分辩率越差,得到的图画就越像马赛克。
非同小可的近视
咱们来做个比较:人每个眼球里的感光细胞数量近1.3亿,而多疣花棘石鳖至多不超180。如此大的距离导致人眼具有在2米外分辩距离0.6毫米的两点的才能,而相同的距离,石鳖只能辨明距离至少20厘米的两个点!
石头做的眼睛
那大天然为什么没有赋予它更大、具有更多感光细胞、看得更明晰的眼睛呢?研讨人员猜想很可能是为了保证它的盔甲坚不行摧。
实际上,为了尽可能防止外物碰击,石鳖的眼睛都嵌在甲壳的沟槽里;而这些横沟若过于广大,甲壳就会变成筛子。不能献身背甲的巩固性,那就只好将就着一堆破旧的小眼睛过日子啦。
因而,它的视力只在一个很狭小的戒备规模内起效果,只保证它在发现捕食者闯入该规模后有满足的时刻抓牢岩石。
军用盔甲学习目标
最终,对多疣花棘石鳖来说,眼睛多仍是一大优势:横竖多着呢,丢失几十个也没关系。
像面包上的芝麻粒相同,布满石鳖外壳的小黑点(见赤色箭头所指)便是这种软体动物的眼睛。
总归,这套盔甲使它在调查和自卫的需求之间达到了完美平衡。
这恰恰是令美国军方感兴趣的内容。他们之所以为该项研讨供给了部分经费,是因为他们有许多疑问:视觉神经如安在甲壳中排布,又是怎么与神经中枢相连的?对这些被视为国防秘要的内容,研讨人员不方便过多泄漏。
但久远来说,他们十分期望可以逐个回答这些问题,以制造出布满传感器,可向穿着者实时陈述防护状况的智能护甲,甚或将视觉体系和光纤直接嵌入机器人的表皮。
对多疣花棘石鳖的研讨再一次证明,大天然在绵长的演化中充满了美妙的想象力和创造力,是工程师取之不尽的创意源泉。
撰文 Martin Saumet
编译 郭盈玉