事实上,扇虫的眼睛确实长在通常的位置:它们的头部。但由于蠕虫现在居住在可爱、舒适的粘液管中,只有一顶彩色的触角突出,这意味着它们也无法真正看到任何东西。这是个问题。

触角冠,由放射体结构组成,对粉丝虫的游戏计划至关重要:这是它们进食和呼吸的方式。唯一的问题是,这个壮观而重要的配件也是饥饿的捕食者寻找食物的方便手柄,比如说,一个肥胖的蠕虫晚餐。

所以粉丝们不得不发挥创意。孩子们,他们是否曾经奋起反抗,根据最近在综合与比较生物学由一组斯堪的纳维亚科学家.这些蠕虫增加了眼睛,就像孩子们贴的眼睛贴纸一样。各种各样的物种都长出了眼睛——或者至少是简单的光受体单眼——在它们的胸部、腹部,甚至在它们的臀部。

很多很多物种也找到了在不同的位置使用眼睛的方法,并将它们的放射管上下组合,包括在顶端的大型复合簇,使其看起来像螃蟹的眼梗,但更奇怪。

扇虫放射状触须顶端有两个复眼(箭头)。右图是复眼的特写。刻度= 100微米。信贷:Bok et al. 2017

在这张图片中,你可以看到扇形虫触角的复杂程度,从零到吨。橙色的斑点是单眼,但在右下角,它们开始聚集成可能被称为眼睛的结构。昆虫复眼也由单眼组成。

12种扇形虫刚解剖的放射状眼的侧视图,从左上到右下按逐渐复杂的顺序排列。左上方的扇形虫缺乏放射状眼。信贷:Bok等人,2016年

这里还有更多的可能性。左边的棕色小球是单眼。中间的黑色斑点和右边的黄色斑点被怀疑是眼睛。

分散的单眼Sabellomma cupoculata(H),暗中窥视Stylomma palmatum(一),并可能成对的眼睛在Parasabella bioculata.信贷:Bok等人,2016年

这就像上世纪80年代初,Jim Henson Studios获得了设计粉丝虫视觉系统的许可,他们毫不退缩。

除了在眼睛的位置和设计上的非传统想法,粉丝虫还为无脊椎动物建造了一些从根本上很奇怪的眼睛。尽管它们表面上很像无脊椎动物的眼睛,但其中涉及的微观结构和分子似乎更像脊椎动物的眼睛。我们。

要理解这种生物化学上奇异的光学自由是如何形成的,需要对扇形蠕虫的进化有一点了解。风扇蠕虫进化而来环节动物蠕虫(也产生低等蚯蚓的分节组)。因此,他们的祖先不是定居的,也不是生活在管子里。他们更像是多毛纲的蠕虫那艘今天在海上航行的小船。他们头上肯定有眼睛。

在早期侏罗纪当第一批扇形虫决定放弃它们的漫步方式,建造一个漂亮的粘液管,它们可以在上面打上一些防御性的沉积物,然后安静地筑巢时,情况发生了变化。但现在它们的头已经安全地缩进了管子里,只有长着羽毛的进食和呼吸的触须伸到了海里,这种姿势使它们实际上看不见东西,而且显然很容易受到攻击。

委婉地说,随之而来的是选择压力。

其结果似乎是,在许多不同的绝望幸存者群体中,眼睛从任何到手的感光色素和结构中进化了很多次。

臀眼,也就是pygidial眼,不那么粗糙和精确,是相当简单的,它们的工作似乎是找到最黑暗的地方,在蠕虫被移走的时候建造一个新的管道。胸部的眼睛似乎在提醒那些尴尬地暴露自己的蠕虫爬回管子里。

再加上大脑眼——现在只是简单的色素杯,埋在扇虫的大脑里——所有这些眼睛除了探测光线之外,没有别的作用。它们在结构上和生物化学上与其他无脊椎动物的眼睛相似。

另一方面,触角状的眼睛则完全不同。光感受器可以由两种类型的细胞突起构成:微绒毛,纤毛.微绒毛是指状的细胞膜突起。我们的小肠就有这些(它们帮助我们吸收营养)。纤毛是一种跳动的毛发。我们的气管里布满了这些东西(它们帮助我们排出肺杂质)。

无脊椎动物的光感受器往往是由共选择的微绒毛构成的。脊椎动物的光感受器往往是由改变用途的纤毛构成的。扇形虫的触手眼睛也是由纤毛构成的。至少在一个蛋白质已经测序的案例中,正如杂志上所揭示的当代生物学去年在美国,它们还使用脊椎动物使用的同样类型的光敏分子——c视蛋白他们的纤毛光感受器(无脊椎动物的感受器使用gq -视蛋白)。

此外,将触角状眼睛的外观和复杂性映射到扇形虫的家谱上,表明这些眼睛很可能是由类似脊椎动物的部件进化而来的,而不是一次,而是两次或三次。由于这种眼睛会对阴影——尤其是移动的阴影——做出反应,它们似乎已经进化成了一种安全系统。当被绊倒时,蠕虫就消失了。

事实上,这可能是这些眼睛从相同的成分进化了几次的原因:不像阴影敏感的c -视蛋白,无脊椎类gq -视蛋白是由光线增加触发的,这是一个对家庭安全用处不大的功能。

对一种扇形蠕虫c -视蛋白的测序显示,尽管它与脊椎动物c -视蛋白有关,但它似乎不是由水平基因转移即直接传递或窃取基因。相反,无脊椎动物似乎从一个共同的祖先那里继承了简单的c -视蛋白,这个祖先被称为invc -视蛋白。它们绝不是唯一使用它们的无脊椎动物。海洋ragworm沙蚕蠕虫在它们的幼虫大脑中的简单纤毛光感受器中使用一种这样的invc -视蛋白,可能是为了感知周围的光线水平。但它们似乎是唯一用它们来构建高度复杂眼睛的无脊椎动物。

在扇形虫身上发生的事情似乎是,当扇形虫抓住它们并给它们一份新的工作——作为瞭望者时,一些简单的、纤毛状的光感受器碰巧在放射触须附近闲逛,专心于自己的事情,而这些光感受器只用于感知周围的光线。

或者更确切地说,扇形虫能够利用这些光感受器来帮助发现捕食者,它们存活下来并繁殖了后代,拥有这些更好版本的眼睛的后代相继留下了更多的后代。一些产生的复眼与节肢动物的复眼相似,甚至可以匹敌——但它们是建立在光学亚基上的,与构建我们眼睛的亚基更接近。

有可能这些眼睛只提供阴影探测。但复眼也有可能具备基本的运动检测和图像形成能力,因此扇虫也有类似“视觉”的东西。

滤食性蠕虫的触角上这种眼睛的数量之多和分布之奇异,引发了其他一些让人头疼的问题:当一个触角在另一个触角前漂移时,你如何防止防盗警报响起?一个人如何整合一堆眼睛的视觉信号分散在一堆指向疯狂方向的触须上?有可能眼睛太多吗?(Fanworms:没有。)

美国经常被称为实验室的民主因为美国各州有太多的自由来试验他们的法律。扇形虫是眼科学的实验室,对于那些有兴趣研究当动物抛弃现有的眼睛规则并重新开始时可能发生的事情的人来说,扇形虫是一个成熟的目标。

参考文献

博克、迈克尔·J、María卡帕和丹-埃里克·尼尔森。”这里,那里,到处都是扇形蠕虫(环节动物,扇形昆虫科)的放射状眼睛。”综合与比较生物学, 56: 5(2016): 784-795。

博克、迈克尔·J、梅根·l·波特和丹-埃里克·尼尔森。”扇形蠕虫放射状眼的光转导."当代生物学27日,没有。14 (2017): R698-R699。