哺乳动物界最酷炫的变色眼睛,它长在什么动物身上?

百科   科学   2024-03-18 21:01   北京  

哪种动物拥有世上最酷炫的眼睛?根据衡量标准的不同,这个问题可以有很多种答案。今天来介绍一下我比较喜欢的一种酷炫眼睛:驯鹿的眼睛。


驯鹿(Rangifer tarandus)| wikipedia


驯鹿是传说故事中为圣诞老人拉雪橇的动物,它们的眼睛拥有宝石般绚丽的色彩,而且颜色还会随着季节更迭而变化——夏天呈现金色调,冬天则会变成深邃的蓝色。在人类已知的范围内,驯鹿是唯一一种眼睛会发生这种奇妙变化的哺乳动物。


将驯鹿的眼睛剖开,才能发现眼球后方隐藏的色彩 | nhm.ac.uk


不过,这种色彩变化隐藏得很深,如果只是和驯鹿对视就无法发现。它隐藏在驯鹿眼球的后方,只有通过解剖标本才能呈现。


不同季节解剖的驯鹿眼球,左侧为夏季,右侧为冬季 | Robert A. E. Fosbury and Glen Jeffery


黑夜给我蓝色的眼睛


这种特殊的色彩属于结构色,它来自于视网膜后方名为“照膜”的结构(tapetum lucidum)


照膜具有特殊的光学结构,它可以充当逆反射器,将光反射回视网膜。这样能让视网膜上的细胞有更多机会捕捉微弱的光线,可以提升动物的夜视力。


人类的眼睛不具备照膜,不过我们身边的很多动物都拥有它。你或许已经见过宠物猫狗、浣熊等动物照膜闪闪发亮的场景。这些动物的照膜也有结构色,但颜色不像驯鹿那样会发生变化。


浣熊的照膜在黑暗中反光发亮 | wikipedia


科学家认为,驯鹿的变色照膜源于对冬天北极黑夜的适应。这些动物生活在北极圈附近,在这里的冬天,太阳每天都有很长时间位于地平线以下,只有昏暗的暮光从天空反射下来照到地面上。


除了光线很弱,这种太阳下山后残存的暮光还有另外一个特点:它的光谱相当偏蓝。受到臭氧层吸收等因素的影响,这些暮光中长波的红橙光变得很少,剩余的主要是短波长的蓝紫光。人类的眼睛在弱光下对色彩的感知能力很差,所以我们平时不容易感觉到这种光谱变化。


为了在偏蓝的光线环境下更好地看清东西,驯鹿的照膜在冬天就变成了会加强蓝光(以及紫外光)反射的样子。科学家认为,这种适应能帮助驯鹿从冰雪中寻找食物,也能帮它们识别捕食者。


驯鹿的眼睛如何变色?


驯鹿的照膜能在冬天变蓝,又能在下一个夏天重新变回来,这种可逆变色是怎么做到的?简单说,这与照膜结构中的液体有关


不同动物的照膜有不同的光学结构,驯鹿照膜中的特殊结构是许多纤细透明的胶原纤维。这些纤维紧密地平行排列,就像是堆积在铅笔盒中的许多铅笔一样,它们之间的缝隙中填充着主要成分是水的液体。液体与胶原纤维是两种折射率不同的透明介质,它们与光相互作用,就能够选择性反射特定颜色的光。


驯鹿照膜中由胶原纤维+液体间隙组成的光学结构 | Robert A. E. Fosbury and Glen Jeffery


这种结构会加强哪种波长的反射光,这取决于胶原纤维之间的液体间隙有多大。在夏天,驯鹿照膜中的液体含量更多一些,而到了冬天,液体含量则会减少,胶原纤维之间的空隙也会变窄。正是这种变化导致了结构色的变化,让照膜反射的光波长发生改变。


而至于驯鹿的身体究竟如何精准地调节照膜当中的液体,这一点目前还没有明确的答案。有研究者猜测,这液体含量可能是随着驯鹿的眼压而变化。


驯鹿照膜的结构色相当漂亮,有机会想亲眼去看看标本~


参考文献

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38107029/

https://www.nhm.ac.uk/discover/colour-in-collection-reindeer-eye.html

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2022.1002


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