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3.85亿年前,视觉进化引导远古海洋生物爬上岸

2017-3-12 00:43| 投稿: xiaotiger| 查看: 1274| 评论: 0|来自: 互联网

摘要:   一项由西北大学和克莱蒙学院联盟联合进行的研究表示,引导远古海洋生物上岸的不是肢体的进化,而是眼睛。远古海洋生物首先看到了岸上的食物,之后才逐渐进化出可以爬行上岸的肢体。   此项研究是由西北大学的 ...

  一项由西北大学和克莱蒙学院联盟联合进行的研究表示,引导远古海洋生物上岸的不是肢体的进化,而是眼睛。远古海洋生物首先看到了岸上的食物,之后才逐渐进化出可以爬行上岸的肢体。

  此项研究是由西北大学的神经科学家以及工程系教授Malcolm A. MacIver和克莱蒙学院联盟的进化生物学以及古生物学家Lars Schmitz联合进行的。

  他们从化石中发现,在远古海洋生物上岸之前,其眼睛的体积变大了三倍。在此同时,这些生物眼睛的位置也逐渐移从脑袋两侧动到了脑袋之上。由于其崭新的眼睛可以穿透水面,在空气中得到更广阔的视野,这些早期的脊椎动物逐渐进化出了更发达的大脑。更发达的大脑意味着,与鱼类只会对外界做出反应不同,它们学会了如何去计划自己的行动。

  “我们为什么在3.85亿年前踏上岸?我们是第一个认为这与视觉有关的研究组”,西北大学生物医学工程和机械工程教授MacIver对此说道。“我们发现,在脊椎动物上岸之前,它们的视觉能力得到了巨大的提升。我们认为,由于在岸上看到了大量可以轻松获得的食物,比如蜈蚣和蜘蛛等昆虫,生存的压力逐渐使它们的鳍进化为肢体。”

  无脊椎动物上岸的时间比人类远祖的脊椎动物早5000万年。

  不要小瞧眼睛进化的效果。在空气中,鱼类的视线要比在水下远70倍。而体积大三倍则带来了100万倍的视域。这一切比真正的陆上动物出现要早数百万年。

  “在水下,大眼睛基本上没有任何用处,因为它们只能看清楚眼前的东西”,克莱蒙学院联盟的生物副教授Schmitz说道。“但是在空气中,大眼睛就非常珍贵了。在进化的过程中,任何改变往往都是取舍。增大眼睛到底值不值它所带来的能量消耗?这样进化的目的是什么?我们认为,这里的取舍是为了能看到陆地上的猎物”。

  扩大的视觉意味着早期的有肢体动物不再是水底下的“睁眼瞎”。而更发达的视觉令它们不再需要在瞬间作出反应。它们便慢慢地进化出更为复杂的思维系统,一直到人类所拥有的前瞻性思维:可以根据未来而优择现在。

  MacIver和Schmitz一共对59种跨域上岸前,上岸期,和上岸后的化石进行了研究。他们对这些动物的环境,比如白天清澈或浑浊的水,或者水面上的白天与黑夜进行了电脑模拟。结果显示,眼睛的增大只有在空气里才会有用。

  通过对各种化石眼眶的测量,他们发现上岸前动物眼睛的平均大小为13毫米,而上岸期动物的眼睛则为36毫米。“眼睛扩大3倍总共花了1200年”,MacIver说道,“这就是进化的速度,人类难以想象”。

  作为反向的例子,MacIver和Schmitz还发现,在脊椎动物上岸后,曾有一目动物重返水下生活。而这目动物的眼睛逐渐变得与鱼类一样小。

  最终,远古海洋生物追随着崭新的视觉所提供的食物信息爬上了陆地。

  注:此项名为“Massive Increase in VisualRange Preceded the Origin of Terrestrial Vertebrates”的研究已在3月7日的《美国国家科学院院刊》中发表。

  编辑:陈翔宇

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