《第一只眼》简介
全书聚焦5.4亿年前地球生物在500万年内突增至38个门类的演化奇观,提出"光开关"理论:第一只具有感光能力的眼睛出现后,触发掠食者与被掠食者的演化军备竞赛。通过分析伯吉斯页岩化石、生物结构色等现象,结合古生物学与工程学方法,重构视觉系统驱动下的生物演化路径。书中涵盖菊石衍射光栅、深海生物发光等跨学科案例,阐释光信号对生物形态及行为模式的塑造机制,为解释寒武纪生命突变提供新视角。
1.我们发现许多寒武纪其他种类的三叶虫活着的时候,都有被捕食者持续攻击的伤痕或者迹象。这些伤痕不是致命的,因为动物有强大的自愈能力。这本身就是一个有趣的概念。寒武纪三叶虫已经为受到攻击准备好了:利用它们的铠甲防御,并且能迅速“包扎”自己身体因受伤暴露在外的其他部分一它们可以形成硬结。人类的皮肤很薄,很容易切割。因此,我们的血液具有凝结和将破裂血管密封的能力,从而防止失血和感染。但是,节肢动物的外骨骼很坚硬,并且能够承受它们自身严酷的生活环境,除非它们受到很严重的伤害。寒武纪三叶虫的自愈能力表明它们相对容易受伤害,并且这种伤害在进化的过程中成为了一种选择压力。如今,人们发现动物身上坚硬的外売除了保护它们不受食肉动物的袭击之外,还具有其他功能,比如说为身体组织提供支撑。但是,寒武纪三叶虫不仅演化出了盔甲,同样演化了自我修复机制,在受到食肉动物攻击时发挥作用。而它们坚硬的外売在一开始受到捕食者攻击的时候就发挥出了抵御捕食者的作用。 有很多寒武纪三叶虫身上都发现了咬痕,证明了“惯用手”的理论。在一个大的三叶虫样本中,77个样本遭受了不明原因的持续损伤,这些伤痕可能是由蜕皮或者交配造成的,而81个样本显示其伤痕是由捕
2.因此看起来,在任何地方生活的生物对于身体硬件部分的演变以及最终多细胞动物身体形态的演变,都是由主动捕食者所迫使的。这个过程就是寒武纪生命大爆发一一一场由眼睛的演化而引发的爆发。我们要寻找这个触发器,而不是对事件本身的详细解释。麦克马纳姆对在寒武纪时期食物网发展的重新定义,实际上是对寒武纪生命大爆发本身的描述一一但它是事件,不是触发器。从寒武纪生命大爆发可以看出,“生命法则”直至今日仍旧存在。第一双眼睛的出现有效地打破了以往生物生存的方式,新的、强力的、主动的捕食关系引起了混乱,造成了无序的局面。眼睛的出现将演化置于生存的首要位置,这也许就是演化速度从最低点快速向上提升的原因。现在需要新的法则,所有动物都需要通过演化的方式来适应具有视觉的捕食者,才能不被捕食,或者不被它们的猎物所欺骗。早期的寒武纪因此成为了一场适应视觉的大型军备竞赛。总而言之,生物对于新的可用小生态环境的竞争,以及在应对新的捕食与被捕食的激烈关系过程中发生的“混乱”,史称寒武纪生命大爆发。而生物突然形成的视觉,正是这场生命大爆发的触发器。
3.在天空中,蜻蜓是捕猎专家。它们像刀片一样的口器附近长的对足,庞大的翅膀同样也为它们提供了速度和动力。但它们首先必须找到无助的猎物,然后才能开始追击。这是通过视觉实现的一一长在头部的巨大眼睛。眼睛将猎物锁定在它们的视线之内,它们的视线仅仅是眼睛的一部分并且不是全部都呈面状。这种结构同时也提供了古生物学方面更多的思考。蜻蜓的复眼拥有几百甚至是几千个面状结构,不过不是每只眼晴都相同。它们的眼睛中一个或者两个区域有着更大的面状结构,这些区域被称为敏锐区,也就是“视线区”。较大的面能够提供更高、更好的分辨率一一它们看得更加敏锐。一个敏锐区域位于眼晴的上方,这是用来在空中扫描并且识别蜻的猎物昆虫。一旦猎物被发现,蜻蜓就会移动到它的水平面并且利用前面的敏锐区追踪它猎物现在被锁定了。而与之相关的一点为,眼内平面的大小和位置为捕食者提供了捕食的信息。而猎物的眼睛则很不一样。 对于那些只需要避免被捕食的动物来说,具有两只眼睛只是其中的一种解方案。比起演化出两只可以扫描整体环境并且绘制出图像的眼晴,它们更有可能演化出很多只大面积分布在身体上却效能较低的眼睛。虽然没有了清晰的图像,但大量的眼睛对检测行动是非常理想的一当一个物体
4.伯吉斯页岩环境的最大深度为70米,而且它是一个有光照的地方,今天许多生物的颜色以及身体上的装饰物仍旧对它们的生存与生活起到作用。怪诞虫( Hallucigenia)属于一种伯吉斯天鹅绒虫,而威瓦西虫是一种伯吉斯钢毛虫,两者都具有巨大而可怕的刺。这些动物曾生活在海底,它们的刺向上延伸到水中。这是为了对付在它们上面游动的捕食者那些刺既是武器也是装饰品(但一般认为钢毛虫演化出刺是为了对抗捕食者…那些有眼睛的捕食者)。天鹅绒虫种的一种阿薛亚虫( Asheaia)没有演化出刺,相反的,却与海绵产生了瓜葛。像今天的动物一样,它可能演化出和海编一模样的颜色,甚至偷走了海绵的色素。因为它们如此完美的伪装,所以今天的我们如果想挑出一只生活在海绵上的钢毛海星或甲壳动物,是很不容易的。今天我们所熟悉的这种对视党捕食者的适应性,实际上是在寒武纪期间迅速发展起来的。从寒武纪开始到今天,世界各地的动物已经适应了具有视觉的捕食者。对于同样的基本生存准则,保持了超过5。2亿年,说明它是真正的强大ー一强大而稳定。
5.也许这有些晦涩,但是试想一下:不论我们在哪儿,四周所有我们能看到的各种各样五彩缤纷的颜色,实际上都并不“存在”。环境中并没有颜色,只是物体碰巧偏转了不同类型的电磁辐射波而已。玫瑰不再显露红色,叶子也不再形成绿色,也许紫外线是我们认清这个事实的一个有力证据。对鸟类和昆虫来说,环境中甚至会有更多的颜色。它们眼中的调色板”还含有紫外线它们在用私密的波长交流,而我们却浑然不知。不过鸟类和昆虫应该也无法理解,其他一些无法检测到紫外线的动物看到的是另一个不同的世界。所以我们应该记住,并非所有的动物都能看到图像,或者理解我们所谓的颜色是什么意思但这并不是说光和颜色不是动物生活的重要组成部分。在所有生存在有光照射的地方的动物中,“颜色”这个词在它们的字典里都能被找到。尽管并不是所有人都意识到了这一点,但光照这个条件是对每个人都有影响的重要选择压力…至少现在是这样。 植物与动物有着非常不同的生存法则,然而许多植物的颜色依旧适用于动物视觉。叶子通常必须是绿色的,因为叶片的叶绿素成分偏转了我们定义为绿色的波长(绿波对于光合作用不起任何作用)一绿色属于附带的颜色。遥相呼应的是很多植物开出的花朵,展示出各种各样的颜色来吸引昆虫传
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