漂亮的眼睛是怎麼長的（眼睛是如何被精心）

2023-05-14 08:19:12

古往今來，對眼睛的修飾從未停止。從古埃及濃妝豔彩的眼影到現代繽紛繁多的眼部「改造」項目，其實體現著它們在人類面部的顯要地位。

常言道:「眼睛是心靈的窗戶」。為什麼這麼說呢？因為它們是五官的重要組成部分，也因為人們常通過眼睛來互相溝通、傳遞訊息。從折射到物體上的一束光，到我們腦海裡形成的物體圖像，所以我們「看到」了東西。這樣一個過程，眼睛是如何被「設計」出這樣精密的元件的呢？

1 感光基因，眼的基始

從擁有感光基因的細胞開始，眼睛的演變歷經數億萬年。雖然任何人無法看到進化本身，但可以據此追根溯源，還原這一漫長的演變過程。

所有眼睛都是單次起源的產物，Pax 6基因家族主導了所有眼睛的發生。光敏細胞發育基因可以在單細胞生物中發現，也可以在動物王國中發育出複眼、透鏡眼等多種類型，並通過基因代代相傳。

相信嗎？從某種綠藻中提取出「感光基因」經改良後被注射到色素性視網膜炎患者的玻璃體中，再配合上特製眼鏡就能重獲得一部分視力。這並不是科幻奇談，而是如今自然界的神奇和光遺傳學創造出的奇蹟。

2 感光細胞讓生物能辨別光的方向

達爾文提出「適者生存」的概念，而擁有感光器官無疑是一項相對優勢。

因此，我們遙遠的祖先必須進化出連續的結構，以光感知的目的，並為隨後通過神經系統處理信號奠定基礎。

眼睛的最早形式只是一個單一的具有感光蛋白色素的細胞。感光細胞接受光線刺激，受體吸收傳入光子的能量，改變了碳原子的空間排列，離子通道內膜被打開和關閉，激發了前體受體細胞內的潛力。色素細胞則遮擋另一面的光線，使生物能辨別光源方向。

而這種初級的「眼」只能從黑暗中辨別光線。譬如眼蟲仍然保留著由一堆感光細胞聚集在一起形成的眼點結構。

3 「眼」開始感受物體影像

為了保護脆弱的感光細胞，從寒武紀開始一部分生物眼點開始凹陷，隨著凹陷加深形成小孔。而根據小孔成像原理，視覺影像形成。

殊途同歸，還有一部分生物將數不勝數的單眼收集來的影像進行整合，形成完整圖像，這便是如今複眼的起源。時至今日，我們熟知的很多昆蟲都是具有複眼結構，如蜻蜓，蒼蠅等等。

在寒武紀末期，具有更為複雜眼睛的捕食者一躍成為食物鏈的頂級獵手。

4 如何使成像更清晰

時間繼續演進，脊椎動物在早期魚類的眼睛基礎上繼續發展。

根據光學定律，焦距越短，成像越大，看到影像部分卻很少。反之，焦距越長，成像越小，看到的影像更全面。

焦點長度較小的鏡頭有著更大的深度，但卻只有較少的空間為成像傳感器。而高解析度的大焦距的鏡頭眼睛必須反覆重新聚焦， 體現在他們的目光在物體上不斷移動， 變化距離。隨著進化的深入，更高級的動物發展出通過改變折射指數和焦距，來達到調節清晰影像的目的。

回到人類的眼睛上，人眼的折射是將平行光聚焦到視網膜上，通過改變凸透鏡曲率的半徑，聚焦後清晰的影像被投射到視網膜上而後該信息又被神經節細胞傳遞到大腦，於是乎，我們「看見」了世界。

5 動物眼中的世界

動物的眼睛具有驚人的多樣性，如相機眼、複眼、鏡眼、套迭型眼睛等等。

眼睛位置和大小的不同往往也反映出動物的不同生活方式。比如變色龍的眼睛沒有上、下眼瞼，但卻擁有一個錐形結構，其上的一個小開口，大小正好容得下它們的瞳孔。因此變色龍可以同時看方向完全不同的兩個獨立物體。這種視覺優勢使它們特別擅長捕捉正在飛的昆蟲。

在所有擁有彩色視覺的動物中，顏色信號扮演重要角色。他們的眼睛被改編成選擇喜歡的伴侶或搜索特定色調的食物。基於受體數量的不同，他們可能會甚至體驗隱藏在我們身邊的顏色。

比如狗無法區分紅色和橙色，但他們可以清楚地看到藍色和紫色以及紫外光。此外，它們還能區分40個灰色的陰影。

寫在最後：

綜合而言，眼睛從一堆感光細胞脫胎而出，歷經滄桑，穿過悠長歲月，讓我們盡享多姿多彩的世界。億萬年進化出的眼睛，短短時間內就整發炎、變近視未免可惜。這一份大自然精心設計的傑作，還請好好愛護它吧。