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科学家刚刚证明,变色的脆性恒星即使没有眼睛也能看见

2021-09-25 14:50:10来源:

红色的脆性星星,Ophiocoma wendtii。

由牛津大学自然历史博物馆的研究人员领导的国际团队描述了一种红色的脆性恒星Ophiocoma wendtii的视觉新机制,该恒星与海星和海胆有关,它们生活在加勒比海明亮而复杂的珊瑚礁中。他们的发现发表在《今日生物学》上。

由于其白天和黑夜之间颜色的巨大变化以及对光的强烈厌恶,该物种于30年前首次引起了科学的关注。最近,研究人员证明温德氏菌被数以千计的光敏细胞所覆盖,但是它们控制的确切行为仍然是个谜。这项新的研究表明,温德姆犬能够看到视觉刺激,而且其标志性的颜色变化可能在促进视觉方面起着重要作用。

脆弱的星星Ophiocoma wendtii躲在缝隙中。

牛津大学自然历史博物馆的研究员Lauren Sumner-Rooney研究了异常的视觉系统,他已经与Ophiocoma在巴拿马的史密森尼热带研究所和柏林的Naturkunde博物馆合作了数年。Sumner-Rooney与Naturkunde博物馆,隆德大学和乔治亚理工学院的团队成员一起进行了数百项行为实验,以测试脆性恒星的“视力”。

萨姆纳·鲁尼说:“这些实验不仅为我们提供了任何易碎恒星都能'看见'的第一个证据,而且还为没有眼睛的任何动物提供了第二个已知的视觉例子”。这些动物能够找出对比区域,研究人员认为它们可以模仿可以为掠食者提供庇护所的结构。尽管看起来它们的视线很粗糙,但在拥挤的热带礁上,被扰动的脆性恒星不必看上去太远,就可以冲破最近的覆盖物。

但是,一个意外的发现提出了有关此视觉系统如何工作的新问题。Sumner-Rooney说:“我们惊讶地发现,白天所观察到的反应在夜间测试的动物中消失了,但光敏细胞似乎仍然活跃。”

该小组着手确定是什么原因导致了这种剧烈的行为转变,消除了可能的因素,例如动力不足和光线不足,使视力变得太难了。他们不能排除的是O. wendtii的特征性颜色变化,从白天的深红色到晚上的米色。此前,萨姆纳·鲁尼(Sumner-Rooney)的研究小组表明,另一颗紧密相关的脆性恒星“ Ophiocoma pumila”也被光传感器覆盖,但并没有表现出相同的颜色变化。奇怪的是,这种苍白的物种也未能通过他们的视力测试。

研究人员结合了一套技术,重建了两种物种在有和没有O. wendtii的黑暗白天色素沉着的情况下,个体光感应细胞的数字模型。他们证明,白天,色素将进入传感器的光限制在一个较窄的角度,该角度对应于假定的视觉分辨率。没有这种色素(在O. pumila中,或在夜间,在O. wendtii中),光可能会以更大的角度到达传感器,从而使视觉无法实现。

萨姆纳·鲁尼(Sumner-Rooney)解释说:“这是一个非常令人兴奋的发现。”“ 30年前曾有人建议,改变颜色可能是Ophiocoma光敏性的关键,因此我们很高兴能够填补仍然存在的空白并描述这种新机制。”

尽管这是第一个建议使用全身颜色变化的视觉系统,但科学家们还发现了与海胆,易碎恒星的远亲的潜在相似之处。只有一种海胆已经“通过”了相同的视力测试,并且还可以独立地根据光照水平改变颜色。未来的工作将探讨这种海胆,这是世界上已知的唯一没有肉眼可见的其他动物,是否可能会使用一种与皮毛虫相似的技巧。