作者:张章 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/8/16 13:22:56
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乌贼能看到清晰水世界

 

图片来源:naturefootage.com

人类在水下很难清晰地看到事物,这不仅仅因为水中存在氯气,还源于当水的密度和眼液几乎相同时,进入人们眼中可以产生图像的光线很难弯曲和聚焦。海洋生物普遍也面临同样的问题,而乌贼却拥有一种秘密武器能克服这个困难。

之前的研究已证实乌贼的眼睛是独特的:每个晶状体的折射率在中间是最大的,从中间到边缘逐渐变小。这种独特的晶状体在水中可以矫正光线难弯曲和聚焦带来的问题,从而更好地适应海洋中的昏暗光线。

乌贼所拥有的这种晶状体,因为其表面弯曲,通常不能将入射的光线聚焦到某一点,这就使图像变得模糊。而纠正该问题的唯一办法是,让落在透镜表面任意位置的每束光线都以不同的方式弯曲。

此次,研究人员发现,乌贼晶状体中的主要蛋白质——S晶状体蛋白,能充当“胶质补丁”,这种小分子有黏性,可以黏合在一起。而乌贼晶状体的折射率变化归因于这些S-晶体蛋白分子的排列。

这些S晶状体蛋白排列成一双环,并充当了蛋白质的黏性补丁,以及吸引其他S晶状体蛋白环。在乌贼的幼体期,6个蛋白质团结合在一起,形成一个胶状物,最终变成了其晶状体的中心。

随着这个胶状物中的蛋白质块变得十分稠密,更小的颗粒争相扩散,新的蛋白质层形成。该过程不断持续,直到晶状体的外缘由一对S晶状体蛋白构成。这就让落在晶状体每个位置的光线出现不同程度的弯曲,从而产生更清晰的图像。相关成果近日刊登于《科学》杂志。

一些鱼类的眼睛也与乌贼类似,但人们目前还不清楚它们的眼部蛋白是否也充当了胶质补丁。但章鱼等其他头足类动物则缺乏S晶状体蛋白。因此,它们的眼前一片模糊。(张章)

 
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