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研究发现:人类眼睛没设计好!

 大科技杂志社 2022-11-28 发表于海南

眼睛是“心灵的窗口”。这个器官的精巧、复杂,是不用我多说的。

  但是,在这篇文章中,我却要来吐槽一下:人类的眼睛其实设计得并不好。晶状体易变形,让我们得近视或远视,这就不说了。即使视力完好的眼睛,也有一个重大的缺陷——盲点。

  什么是盲点?

  盲点,是指视野中的一块区域,它几乎就在我们面前,但我们却对它“视而不见”。

  要想知道你眼睛的盲点所在,有一个简单的办法:闭上一只眼,用另一只眼看纸上的一个字。把字左右移动,当它消失时,说明它已移入你的盲点;再移动,又复现了,说明它已经移出你的盲点。

  为什么我们的视野中会留下这么一个“死角”呢?要了解这一点,需要知道眼睛是怎么工作的。把我们的眼睛想象成一个仅有一扇小窗的房间。房间里有一群孩子紧靠窗对面的墙站成一排。每个孩子透过窗洞,只能看到外面的一小块风景,而且由于视角不同,所看到的风景也不尽相同。

  在这个比喻中,每个孩子都是一个感光细胞,捕捉它所感受到的光线。人类的眼睛包含大约1.26亿个感光细胞。这意味着房间里有1.26亿个孩子,每人都尽责地看着外面,并记下他所看到的一切!

  但是,把所有这些单独的观察整合成一个画面,这是大脑要做的事情。每个感光细胞必须通过神经元向大脑传递信号。这些神经元汇集在一起,形成视神经束,就像一束数据线,从眼睛后面开一个洞穿出来,连接到大脑。

眼球上的盲点区域

  还是用上面的比喻。这就好比给每个孩子都连了一根电话线,用来向中心汇报他们看到了什么。遗憾的是,这些电话线并不是一根根单独从孩子身后的墙壁上钻孔连出来的,而是汇总之后合并成一束通往后面的。这就需要在墙中央开一个洞;为此,中间的孩子将不得不为这个洞腾出空间。

  这就带来一个问题:这个洞的位置上没有小孩传递信息,也就说没有任何感光细胞。这意味着,外面景色中有一块区域,它的光线虽然到达了你的眼睛,但没有被你的任何感光细胞记录,你对它“睁眼瞎”。

  盲点,就是视网膜上没有感光细胞的地方,因为它正是视神经束通向大脑的地方。

  其他生物也有盲点吗?

  事实证明,眼睛的这种设计,存在于大多数动物中。所有脊椎动物——包括哺乳动物、鸟类、鱼类、爬行动物和两栖动物——的眼睛,都有盲点。

  对于大多数眼睛朝前的动物,存在盲点不是个问题。我们左右眼的视域部分重合,左眼可以补偿右眼的盲点,反之亦然。但是对于眼睛位于头部两侧、左右眼视域没有重合的动物来说,盲点会带来风险。

  如果你在野外观察动物,比如一头鹿、一条鱼,你会发现它们总在不停移动。事实上,它们一直在观察潜在的威胁。它们通过移动改变视域,来确保之前的视域中没有被盲点遮蔽的死角。

  所有的脊椎动物的眼睛都有盲点。那么无脊椎动物呢?

  在这里,事情变得有趣。许多无脊椎动物(像蜜蜂、苍蝇和螳螂虾)只有复眼。复眼由一大群“小眼睛”组成,但通常不需要整合出一幅完整的图像。所以,复眼里不存在盲点。

  但有三种动物有着与我们相似的眼睛:蜘蛛、箱形水母和头足类动物(如乌贼和章鱼)。

  蜘蛛有很多对眼睛,但大多数蜘蛛的视力并不好。它们主要还是依靠触觉、嗅觉和震动来捕捉猎物。少数是主要靠视觉来捕猎的,如跳珠、狼蛛。它们通常有两对位于中心、拥有大晶状体、聚光能力强的眼睛。它们中的一些甚至拥有反光的涂层,以便获得更好的夜视能力,而另一些则有分辨力极好的色觉,以便白天捕猎。

 不管何种蜘蛛的眼睛,都只能感知外界光线的变化(借此,它们知道猎物),而不会呈一张完整的图像。这也就意味着,它们的眼睛里没有神经束需要出来,所以没有盲点。

  再来看箱形水母的眼睛。箱形水母没有大脑,只有一个神经环来协调它们的触手。但它们的眼睛里有视网膜、角膜和晶状体。换句话说,它们的眼睛构造基本上与我们的一样。不过,它们没有大脑,眼睛里也就没有视神经束,所以也没有盲点。

  最后,我们来看看最酷的眼睛:头足类动物的眼睛。以章鱼为例。章鱼的眼睛实际上是独立于脊椎动物的眼睛进化来的。而且它们的眼睛比我们的设计得更好。它们的神经元长在感光细胞后面,假如还是用孩子来比喻,就好比电话线连在每个孩子身后,直接从他们背后的墙壁出来,不需要汇总之后在墙中央开个大洞。所以,它们的眼睛也没有盲点。

  为什么进化没有摆脱盲点?

  对人类和其他脊椎动物来说,有个盲点似乎是一个很大的风险。它意味着你可能会错过一个潜在的威胁。为什么进化没有解决这个问题呢?

  首先,请记住,进化是随机突变随着时间积累的渐变过程,而不是巨大的飞跃,而且进化并不朝着任何特定的方向发展。

  就我们的眼睛而言,改变眼睛的整个结构将是一个巨大的变化,不是仅仅几个基因的突变所能胜任的。

  其次,我们的眼睛尽管有缺陷,但目前还能很好地工作。假如有新的突变发生,大多数突变可能不仅不能改善,还会破坏眼睛的功能,因此就不会被遗传下去。

  最后,特别是当涉及到人类的时候,自然视力现在已经不再是决定我们生死的因素。视力不好的人,在自然状态下,可能会因找不到食物或者看不清野兽而丧命,但现在可以戴眼镜。

  所以,即使我们在章鱼身上看到一个更好的设计方案,我们也只能凑合着用我们蹩脚的眼睛了。

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