眼睛進化之路與千姿百態的世界

蔣志剛

在生物進化的過程中，視覺是什么時候出現的？是否所有的動物都有眼睛？動物通過眼睛感知到的世界與我們人類看到的有什么不同？現在就讓我們走進眼睛的故事，解答這一切吧！

眼睛的進化之路

在生存競爭中，動物獲得的任何一技之長都將提高其生存力，因此，感知周邊環境及其中的潛在危險對于動物生存來說至關重要。

重要的感光器官

地球大氣層過濾吸收了宇宙天體發出的大部分電磁波，僅讓波長0.4～0.78微米的可見光和1毫米～10米的電磁波通過大氣層到達地面。如果動物能感知環境中物體反射的可見光和高溫物體、溫血動物發出的紅外光，將給它們帶來競爭優勢。正如兩位擊劍手決斗時，如果其中一位被蒙上雙眼，那么，另一位沒有被蒙眼的擊劍手將具有無以言喻的優勢。于是，動物進化產生了感光器官，這是動物適應環境的結果。

從眼斑到眼睛

在6億年前寒武紀生命大爆發時期，出現了一些原始動物，它們擁有可以感受光的蛋白斑塊，這種光感受器被稱為眼斑。這些眼斑能夠感受亮度、分辨明暗，但不能分辨光源的方向。后來，多細胞生物中進化出了多細胞眼斑。

之后，生活在光線充足環境中的動物，其眼斑逐漸演化，凹陷成一個淺杯狀的凹坑，通過識別射到眼斑特定細胞的光線入射角來判斷光源方向。這些低等生物能夠根據光敏細胞感知的光強，調節其晝夜生理與行為節律，但它們的光敏細胞不能產生圖像。例如，蝸牛有光敏細胞，卻不能成像，因此蝸牛僅能區分明暗，以避免陽光直射而脫水。

再后來，眼斑演化形成的凹坑逐漸加深，開口逐漸變小，形成眼孔（即后來眼睛的瞳孔）。光感受器細胞數量增加，形成了一個像針孔相機的原始眼睛，能夠模糊區分周邊物體的形狀。

為保護眼斑，動物眼孔上進化出了包裹眼腔透明液體的透明細胞層。進化中透明層逐漸增厚，演化為眼睛的晶狀體，這不僅優化了色彩過濾、阻止了有害輻射，還提高了折射指數。

不同的眼睛，不同的世界

不同的“色彩斑斕”

人類有感知紅色、綠色和藍色的視錐細胞。大多數家養動物，包括我們豢（huàn）養的家貓、家狗只有感知綠色和藍色的視錐細胞，因此它們是紅綠色盲，只能將紅色和橙色看成濃度不同的綠色。所以，我們看到的色彩斑斕的世界在貓狗的眼里是一個深淺不同的綠調世界。

野生鹿類也如此，它們對藍光敏感，如果獵手穿的是藍色牛仔褲，對它們來說就像霓虹燈一樣耀眼，但是它們看不見物體的細節，不能分辨不同色彩斑塊的迷彩服。鹿的瞳孔大、眼框寬，虹膜反光色素層使得它們有驚人的感知運動物體的能力。

此外，盡管這些動物分辨物體細節的能力不及人類，但它們眼睛中的視桿細胞較多，具有更好的夜視能力。

不同的視野角度

靜態視野是指動物在頭部和眼睛靜止時可以看到的視圖，分為雙目前視野和單眼側視野。不同的動物所具有的視野也不相同。大多數食肉動物雙眼位于大腦前部，進化出視域寬闊的雙目前視野，能感知深度，有利于它們狩獵。但需要注意，同樣是前視野動物，貓的雙目視野比狗寬，狗的盲區卻比貓小。

而其他動物，尤其是被捕食的動物，為了最大限度地擴大視野，它們的兩只眼睛往往位于頭部的兩側，且是以單眼側視野為主。廣闊的視野使它們能夠更及時地發現接近的捕食者。

有些動物可以轉動頭部或眼睛以獲得更廣闊的視野，例如眼鏡猴，它的視野范圍很窄，眼睛太大不能在眼窩里旋轉，但它的頭部可以轉動180度，這讓它視野很開闊。變色龍有突出的眼睛，可以獨立轉動，因此它們擁有360度全方位視野。

好視力的鳥類動物

鳥類有4種視錐細胞，能看見紫外線，是脊椎動物中視力最好的。猛禽的視力至少比人類好8～10倍，例如在照明良好、背景反襯鮮明時，金雕在高空能看見3千米以外的一只野兔，而游隼能發現在8千米以外的一只鴿子。

貓頭鷹最引人注目的是它的一雙朝前的大眼睛。貓頭鷹的視野大約是110度，其中70度左右是雙目視覺。相比之下，人類的視野是180度，其中140度是雙目視覺。貓頭鷹的眼球固定在顱骨中，不能轉動，只能直視前方。但它的頭的轉動角度可以達到270度，足以彌補這一缺陷。

此外，貓頭鷹眼睛的角膜和瞳孔都很大，視網膜上有大量視桿細胞，使它具有非凡的夜視能力。但它卻幾乎沒有視錐細胞，能看到的顏色十分有限。為了保護眼睛，貓頭鷹有3個眼瞼：上、下眼瞼和瞬膜，當貓頭鷹眨眼時，上眼瞼閉合；當它睡覺時，下眼瞼閉合。瞬膜是一層薄薄的組織，也被稱為第3眼瞼，閉合時能夠清潔和保護眼睛表面。

寒武紀時期，動物就產生了視覺細胞，以適應生存環境。不同的動物，它們眼中的世界各不相同，其眼睛的結構與功能也千差萬別。

知識鏈接

視錐細胞與視桿細胞

動物的視網膜上分布著兩種感光細胞，即視錐細胞與視桿細胞。

視錐細胞主要在明亮條件下發揮作用，還可以細分為感知紅、綠、藍3種。自然界中所有的顏色也都可以由紅、綠、藍3色組合而成。所以，3種視錐細胞不斷組合來感受不同的光，我們就能分辨出不一樣的顏色。手機和電腦顯示出來的豐富多彩的畫面，也正是由這3種顏色組合而來的。

視桿細胞主要在暗光下發揮作用，主導暗環境或夜晚的視力，但它沒有色彩識別功能。