一個國際研究小組在泥盆紀(jì)(公元前3.9億年)的Phacopina亞目三葉蟲中發(fā)現(xiàn)了一個在動物界獨(dú)一無二的眼睛系統(tǒng)： 大約200個晶狀體中的每一個都跨越了一組六個正常的復(fù)眼面，這本身又形成了一個復(fù)眼。

業(yè)余古生物學(xué)家Wilhelm Stürmer的40年前X射線照片顯示了眼睛神經(jīng)的化石后驚訝地發(fā)現(xiàn)，Phacopina亞目三葉蟲有一種獨(dú)特的眼睛，每只眼睛中大約有200個大晶狀體，至少跨越六個獨(dú)立的面，每個面又形成自己的小復(fù)眼。

由科隆大學(xué)生物教學(xué)研究所的動物學(xué)家Brigitte Schoenemann博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員還發(fā)現(xiàn)了一個結(jié)構(gòu)，他們認(rèn)為這是一個局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，直接處理來自這種特殊眼睛的信息，還有一個視神經(jīng)，將信息從眼睛傳到大腦。這篇題為《泥盆紀(jì)噬人三葉蟲的3.9億年前的超復(fù)合眼》的文章已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)報告》上。

三葉蟲是節(jié)肢動物，曾經(jīng)居住在世界的海洋中，在大約2.51億年前滅絕。這一發(fā)現(xiàn)是在Schoenemann和她的同事檢查了放射學(xué)家和業(yè)余古生物學(xué)家Wilhelm Stürmer在20世紀(jì)70年代拍攝的X射線圖像時發(fā)現(xiàn)的。Stürmer已經(jīng)認(rèn)為三葉蟲眼睛下面的細(xì)絲是神經(jīng)，或者是一個導(dǎo)光系統(tǒng)。Schoenemann還在圖像上發(fā)現(xiàn)了Stürmer的標(biāo)記，指定了六個子面。然而，40多年前的科學(xué)家并不相信他的解釋。然而現(xiàn)在，對圖像的重新審查和用現(xiàn)代計算機(jī)斷層掃描技術(shù)的驗證成功地證實了他的猜想。

大多數(shù)三葉蟲的復(fù)眼與今天仍在昆蟲中發(fā)現(xiàn)的復(fù)眼相似：大量的六邊形切面構(gòu)成了眼睛。每個切面下通常有八個光感受器。與電腦屏幕上的圖像相比較，它是由各個像素建立起來的，圖像是由各個面建立起來的。在蜻蜓的復(fù)眼中更是有多達(dá)一萬個獨(dú)立的切面。為了產(chǎn)生一個連貫的圖像，這些切面必須非常接近，并由神經(jīng)元連接。

然而，在三葉蟲亞目中，復(fù)眼的外部可見晶狀體要大得多，直徑可達(dá)1毫米以上。此外，它們之間的距離更遠(yuǎn)。直到現(xiàn)在，科學(xué)家們還無法解釋這一點(diǎn)，這是因為在可以捕捉光線的地方空間被浪費(fèi)了。由于一個小杯子坐在晶狀體下面，他們假設(shè)在膠囊的底部是一個與人類相當(dāng)?shù)男∫暰W(wǎng)膜。

Schoenemann博士對Wilhelm Stürmer的40年X射線檔案的分析現(xiàn)在提出了一個不同的解釋：一個超復(fù)合眼。Phacopina的兩只眼睛一只在左邊，一只在右邊。每只眼睛由大約200個大小為1毫米的晶狀體組成。在每個晶狀體下，依次設(shè)置了至少6個面，每個面又共同構(gòu)成了一個小復(fù)眼。因此，一只眼睛大約有200個復(fù)眼(每個晶狀體下一個)。這些子面被安排在一個環(huán)或兩個環(huán)中。下面坐著一個泡沫狀的窩，這可能是一個處理信號的小型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。Stürmer發(fā)現(xiàn)的絲狀物事實上確實變成了從眼睛通往三葉蟲大腦的神經(jīng)，用現(xiàn)代計算機(jī)斷層掃描的進(jìn)一步檢查證實了這些結(jié)構(gòu)。

Wilhelm Stürmer是西門子X射線部門的負(fù)責(zé)人，同時也是一位狂熱的古生物學(xué)家。他用一輛大眾汽車作為行動的X光檢測站，開車從一個采石場到另一個采石場，對化石進(jìn)行X光檢查。其中，他在動物的眼睛下面發(fā)現(xiàn)了被稱為絲狀物的結(jié)構(gòu)，他認(rèn)為這是軟組織的化石，特別是視神經(jīng)。Schoenemann解釋說："當(dāng)時的共識是，在化石中只能看到骨頭和牙齒，即生物的堅硬部分，而看不到軟的部分，如腸子或神經(jīng)。"Stürmer的后人把他的檔案交給了這位動物學(xué)家，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這位業(yè)余古生物學(xué)家不僅正確地識別了視神經(jīng)，還在一張X光底片上用紅筆寫的箭頭指向主晶狀體下的六個下部切面的結(jié)構(gòu)。這可能表明Stürmer已經(jīng)認(rèn)識到超復(fù)眼"。然而，在當(dāng)時，科學(xué)家們認(rèn)為神經(jīng)不會存在在化石中，更不會存在光導(dǎo)的可能，直到20世紀(jì)80年代才在一只深海螃蟹的復(fù)眼中發(fā)現(xiàn)了光學(xué)纖維。

Schoenemann認(rèn)為，三葉蟲的"超眼"可能是對弱光條件下生活的一種進(jìn)化適應(yīng)。由于其高度復(fù)雜的視覺裝置，它可能更加敏感。

關(guān)鍵詞： 三葉蟲 超復(fù)眼 晶狀體 泥盆紀(jì)