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乌贼眼中的清晰水世界

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来源: 作者: 2019-05-17 02:39:21

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人类在水下很难清晰地看到事物,这不仅因为水中存在氯气,还缘于当水的密度和眼液几乎相同时,进入人眼中可以产生图象的光线很难曲折和聚焦。海洋生物普遍也面临同样的问题,而乌贼却拥有一种能克服这个困难的秘密武器。

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,从中间到边缘逐步变小。这种独特的晶状体在水中可以改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。

乌贼所拥有的这类晶状体,因为其表面曲折,通常不能将入射的光线聚焦到某一点,这就使图象变得模糊。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曲折。

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”,这种小份子有黏性,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晶状体蛋白分子的排列。

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钉,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,构成一个胶状物,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。该过程不断延续,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一个位置的光线出现不同程度的曲折,从而产生更清晰的图象。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。

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