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楼主  发表于: 2014-09-11 21:17

 螳螂虾特殊的视色方法

色觉是动物的一种必不可少的技能,可以明显扩大它们从周边环境接收到的信息量。为了区分不同的色彩,大多数动物的眼睛都需要依赖2~4种具有不同光谱敏感度的光感受器。这些光感受器的电生理反应可与神经系统的处理过程相媲美,形成惊人般精细的色彩分辨度,这在脊椎动物的眼睛中尤为突出。最近,在《科学》(Science)杂志刊登了一篇出色的研究论文,是由澳大利亚布里斯班大学(University of Briane)的Hanne Thoen率领的科学家团队撰写。他们在文中提出证据,表明动物还具有一种截然不同的视色机制。能运用这种特殊机制的动物就是俗称“濑尿虾”的螳螂虾(Mantis shrimp),它们并非仅通过几种具有不同光谱敏感度的视觉感受器来察知色彩的存在,而是运用12种独立的光感受器来识别不同波长的光,而且不需要费时的神经处理过程参与。
在介绍这种特殊的视色方法之前,我们不妨先认识一下螳螂虾。螳螂虾隶属于一个古老的甲壳类动物种群,长相颇似体色鲜丽的龙虾。这种动物主要分布在热带珊瑚礁中,在捕食时利用强有力的钳子来狩猎。它们的钳子能够迅猛地张合,从而把体型较大的猎物搞残甚至杀死。于是,颜色对螳螂虾而言就非常重要了,因为有助于它们识别不同种类的珊瑚、猎物、天敌和竞争对手。为了适应周围色彩缤纷的环境,螳螂虾悄无声息地启用了“复眼”,其中的每一只眼睛都能自主移动。这种“复眼”类似于其它节肢动物的眼睛,均由多个被称为小眼(ommatidia)的视物单位组成,每只小眼都能形成独立的图像,最后在大脑中组合起来。然而,螳螂虾的眼睛有一点特别之处,即拥有“中频段”的六排小眼阵列,其中两排负责分析偏振光,四排负责视色。
为了研究螳螂虾的色彩编*****模式,Thoen的团队利用细胞内电生理记录法,来检测光感受器细胞的光谱敏感度。结果表明,在中频段的色彩探测小眼阵列中,含有12种不同类型的光感受器细胞,而每一种光感受器细胞仅接收300-700nm波长范围内的一种特异光波。由于这些小眼捕捉光波的上下范围非常狭窄,所以科学家们认为,螳螂虾需要以缓慢的动眼方式来扫描某个被**************的物体。事实上,在此前的多项研究中,人们也注意到了螳螂虾的这种眼睛扫描运动。因此,这种机制可能使螳螂虾对每一种敏感的光谱产生一个临时信号,从而迅速识别特定的颜色。
接着,科学家们打算了解螳螂虾的眼睛是如何辨别颜色的。他们先用奖励食物的方式训练螳螂虾识别某种特定的颜色,然后使用多种测试颜色进行检测,观察多大的波长差异才能使它们无法将测试颜色和之前学会的与食物关联的颜分开来。结果却出乎研究小组的意料之外:尽管螳螂虾确实拥有12种彼此相异的色彩感受器,但它们的辨色力其实非常差。
通过试验,Thoen的团队证实,螳螂虾运用一套能够对**************区域进行扫描的外周色彩感受器来观察周围的环境。他们还发现,这种动物的辨色力并不怎么灵敏,但由于它们不需要更高级的神经处理进程参与其中,因此暂时性的辨色时效依然很高。显然,相对而言,高精度的辨色力对于螳螂虾并不那么重要。对它们来说,擅长迅速识别不同颜色类别的运动,从而特征性地区分出来者是可以捕食的猎物,还是对自己的生命有潜在威胁的天敌,或是抢夺地盘和食物的竞争者,这样似乎就够了。







原文检索:
Thoen, H. H., How, M. J., Chiou, T.-H. and Marshall, J. (2014) A different form of color vision in mantis shrimp. Science, 343, 411-413.

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1楼  发表于: 2014-09-12 08:42
但它们的辨色力其实非常差
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2楼  发表于: 2014-09-12 09:18
好神奇
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3楼  发表于: 2014-09-13 13:30
由多个被称为小眼的视物单位组成
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