章鱼的血液 眼睛的精妙构造使相信“神创论”设计制造

我们眼睛的结构非常精致，就像相机一样工作。 瞳孔相当于光圈，晶状体相当于镜头，视网膜相当于传统相机中的感光胶片或数码相机中的电荷耦合器。 除了控制瞳孔的大小和晶状体的聚焦之外，眼睛的肌肉还可以移动眼球来看到我们最关心的事物。 如果没有上述任何一个“部分”，眼睛就无法正常运作。

眼睛精致的结构让相信“神创论”的人相信眼睛是由“造物主”设计和制造的。 很难相信眼睛中有这么多“部件”可以独立进化，然后组装在一起。 相信“进化论”的人认为，眼睛和我们身体的其他结构一样，也是生物进化的产物。 从最简单的只能感知光线的感光细胞，到能辨别光线方向的眼斑，再到能形成图像的眼睛，这中间经历了很多步骤。 每一个步骤都赋予生物体生存优势，使它们能够存在和发展，最终形成像人眼一样高度复杂的视觉结构。

进化论者反对神创论者的一个强有力的证据是，我们的眼睛虽然构造精美，但却是不完美的。 具体来说，我们眼睛里的视网膜是“背靠背”的。 这种“贴住”视网膜的方法带来了一系列的缺点。 如果眼睛是由某个聪明的“设计师”构思出来的，那么“他”“不应该”犯这样的“错误”。 为了理解这一点，我们需要了解一点视网膜的构造和工作原理。

图1-人眼的视网膜

人眼的视网膜大致可分为三层，即感光层、双极细胞层和神经节细胞层（图1）。 感光层中的感光细胞负责将视觉信号（光信号）转换为电信号（视杆细胞负责弱光下的视觉，视锥细胞负责强光下的高分辨率成像能力和色觉）。 双极细胞分析处理这些信号，并对它们进行分类。 有些信号仅传输形状，有些信号仅传输阴影，有些信号仅传输颜色，等等。 神经节细胞将这些分类信号传输到大脑，在那里它们被合成为统一的图像。 除了上述细胞外，人类视网膜还含有其他细胞，如双极细胞层具有横向连接的水平细胞、神经节细胞层具有横向连接的无长突细胞等。

了解了视网膜中这三层细胞的功能，我们应该“推断”它们在眼球内的方向。 由于感光细胞直接接收光信号，自然应该面向光线的方向，即瞳孔的方向。 由于神经节细胞负责将双极细胞处理的神经信号传输到大脑，因此它们自然应该背对瞳孔并朝向大脑。 但实际情况恰恰相反。 神经节细胞层面向光线方向，感光细胞层面向光线方向。

这样，从瞳孔射入的光线经过晶状体聚焦后，首先穿过神经节细胞层、双极细胞层、感光细胞含有细胞核的部分，最后到达感光细胞的部分。真正感知光的感光细胞。 这些“挡”在感光结构前面的细胞会反射和折射光线，使感光细胞形成的图像变得模糊，就像在相机胶卷前面挡住半透明胶片一样。

由于向大脑发送视觉信号的神经节细胞是沿着光的方向定向的，因此它们发出的神经纤维必须会聚成一束，穿过整个视网膜。 感光细胞不能存在于这个地方，从而在我们的眼睛中形成一个“盲点”（图中未显示）。

由于“反贴”的视网膜与眼球壁之间只有细胞接触，因此更容易脱落。 当头部受到重击，或者随着年龄的增长眼球变形时，很容易引起视网膜脱离，影响视力。 如果视网膜“正向附着”，神经纤维就会“拉动”它。

不仅如此，为了给神经节细胞层和双极细胞层的细胞提供营养和氧气，视网膜表面还存在着一个血管网络。 这些血管不仅吸收、阻挡光线，如果破裂，溢出的血液会直接堵塞光路，严重影响视力，临床上称为“眼底出血”。

不仅是人眼，所有脊椎动物（包括鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物）眼睛中的视网膜都是“反贴”的。 七鳃鳗是比脊椎动物更原始的脊索动物，它们的眼睛已经具有“反向附着”的视网膜，并且已经有了晶状体和动眼肌。 它的视网膜也已经有三层细胞。 这表明，人类的眼睛结构是在大约5亿年前的“寒武纪生命大爆发”期间形成的。 既然视网膜的“反贴”有这么多缺点，自然选择为什么不去“纠正”它，“对齐”视网膜呢？ 进化的过程真的很“愚蠢”吗？

自然界中是否存在具有“正向附着”视网膜的眼睛？ 有。 那是章鱼的眼睛。 章鱼感光细胞的实际感光部分面向光线的方向，而细胞体及其发出的神经纤维则位于感光部分的后面（图2）。 章鱼不存在神经细胞遮挡光线和视网膜脱离的问题，也没有盲点。 既然如此，我们为什么不能像章鱼一样进化出眼睛呢？

图 2 - 章鱼眼睛的视网膜

事实上，只要我们仔细分析成像条件以及感光细胞正常发挥功能所需的条件，我们就可以发现，进化过程其实是非常“聪明”的。 我们的眼睛实际上并不比章鱼的眼睛差。

我们先来说说成像条件。 要形成清晰的图像，必须满足一个条件，即感光结构必须靠近遮光结构，使得光线只能来自一个方向。 这对于相机来说不是问题，因为相机机身是不透明的，光线只能通过镜头进入。 然而，生物体的细胞和组织是半透明的。 如果没有遮光结构，就无法辨别光线的方向，无法成像。 因此章鱼的血液，即使是最简单的眼斑也由两个细胞组成：一个感光细胞和一个色素细胞。 色素细胞中的黑色素可以阻挡光线。 在人眼中，视网膜直接“附着”着一层色素细胞（见图1）。 这层细胞充当“暗箱”。

感光细胞和色素细胞必须靠近。 如果其中有其他非色素细胞，遮光效果就不好。 中间的那些细胞不仅允许光线从其他方向“滑入”，它们本身也反射和折射光线。 因此，人眼视网膜的“反向粘附”实际上是使感光细胞和色素细胞“紧密接触”，中间没有间隙。 这是清晰成像所必需的。 如果我们把视网膜“侧面朝上”，感光细胞和色素细胞之间就会有多层其他细胞（包括双极细胞、神经节细胞，甚至感光细胞自身的细胞体）。 这些结构会反射光线并对图像质量产生不利影响。

章鱼采取了不同的方法。 除了感光结构后面的色素细胞外，感光细胞本身也在感光结构后面形成许多色素颗粒，起到阻挡光线的作用（图2）。 这相当于在同一个单元中同时具有感光结构和遮光结构，并且它们彼此靠近。 即使是低等动物沙蚕（一种海洋环节动物）也采用了这种方法。 色素细胞和感光细胞中的色素颗粒在感光结构旁边排列成圆圈。

现在我们来谈谈感光细胞的工作条件。 在讨论感光细胞的方向时，我们不仅要考虑光学效应，还必须考虑这些细胞的能量供应。 感光细胞耗能高，必须有充足的血液供应。 尤其是当大量感光细胞聚集在一起执行类似人眼、章鱼眼睛的功能时，就需要专门的血液供应系统。 这些血管必须足够密集并且非常靠近感光细胞。 但血管及其内部的血液对于成像来说是一场灾难。 人体血液中的血红素对光有较强的吸收作用，吸收峰在540纳米左右。 如果这些血管位于感光细胞旁边或后面（更不用说前面了，就是朝着光线的方向），就会因为血红素的干扰而严重影响成像。 因此，在人的眼球中，感光细胞的血液供应主要不是来自于视网膜表面稀疏的血管网（邻近神经节细胞发出的神经纤维），而是来自于视网膜后面密集的血液供应。 “脉络膜”中的色素细胞层。 血管网络（见图1）。

章鱼的眼睛也使用了同样的“策略”。 虽然章鱼的血液不含血红素，但由于含有铜的血蓝蛋白而呈现蓝色，这也会干扰成像。 在章鱼的视网膜中，感光细胞之间、色素颗粒后面有一个血管网络。 换句话说，在章鱼的眼睛中，血管和感光结构也被色素层隔开（图2）。

因此，人眼和章鱼眼睛都采用“感光结构-色素层-血管网络”的结构。 他们彼此很接近。 这不仅对清晰成像最有利，而且可以最大限度地满足感光细胞的能量需求，同时避免血液对成像的干扰。 虽然章鱼眼的视网膜是“前贴式”，而人眼的视网膜是“反贴式”，但它们在“感光结构-色素层-血管网”的排列上完全一致（对比图1和图 2）。 所以，视网膜在人眼中的“反贴”其实是有“正当理由”的。

话虽如此，那么如何应对人眼中那些阻挡感光细胞的细胞层的干扰呢？ 这里的进化过程也显示了它的“聪明”，并采取了一些有效的措施。 其中最有效的是黄斑的形成。

黄斑是视网膜上的一个特殊区域。 当我们凝视某一点时，它的图像恰好聚焦在黄斑上。 在黄斑中，双极细胞、神经节细胞以及它们发出的神经纤维都被避开了。 视网膜表面的血管和神经纤维网络也避开了这个区域。 这样，视网膜在黄斑处形成一个凹陷，称为“中央凹”。 光线可以直接照射到感光细胞上，而不需要穿过其他细胞和结构，从而最大程度地消除其他细胞的干扰。 而且，在“中央凹”处，视锥细胞非常密集，达到每平方毫米约15万个。 在视网膜的其余部分，每平方毫米只有 4,000 到 5,000 个视锥细胞。 这样，黄斑就具有高度的分辨率和成像能力，是我们眼睛看得最清楚的地方。

黄斑的形成也与我们大脑的工作方式一致。 我们的大脑一次只能专注并思考一个问题。 整个图像“高清”不仅会占用太多资源，我们的大脑也无法处理这么多信息。 比如我们在阅读的时候，每秒只能输入十几个字的信息。 这并不要求整页书的每个字都读清楚，只要我们读的那几个字看清楚就可以了。 这种情况让我们能够集中注意力。 让页面上的每个单词都像黄斑一样清晰不仅没有必要，而且会分散注意力。

老鹰是一种眼睛像人类一样具有“反向附着”视网膜的鸟类。 然而，通过黄斑的形成和晶状体的“优化”（有些鹰的晶状体甚至具有放大作用），鹰可以清晰地看到数百米甚至数千米高空地面上的小动物。 这相当于从十多米的距离就能清楚地看到报纸上的小字。 这说明“反贴”的视网膜经过“优化”后，不会阻碍高度清晰图像的形成。

对于人类来说，影响图像清晰度的主要因素不是视网膜的方位，而是晶状体的聚焦能力。 “近视”、“远视”、“散光”都是晶状体聚焦能力出现问题的表现，大多数情况下与视网膜的成像能力无关。 戴上眼镜后，大多数人的视力都会改善，说明视网膜本身没有问题。 只有在极少数情况下才会出现视网膜脱离、黄斑变性和眼底出血等视力障碍。 “盲点”距离黄斑相当远，而且由于我们有两只眼睛，两个盲点的位置在视野中并不重叠，所以我们通常感觉不到它。 由于这些原因，视网膜“反折”不会对大多数人造成问题。

所以，人眼视网膜的方向，从它给某些人带来的问题（如视网膜脱离、眼底出血）来看，是“贴”反了。 但从形成清晰图像所需的“感光结构-色素层-血管网”结构来看，它并不“粘”。 这是对进化过程的“聪明”“修正”。 特别是黄斑的形成，最大限度地减少了视网膜“反贴”的缺点，实现了形成清晰图像的能力。

一些低等动物的“眼睛”，如涡虫的“色素杯状眼睛”，色素细胞呈杯状，感光细胞伸入杯内，通过体内的“光棒结构”感知光线。他们的前面（图3）。 在这里，光敏结构也非常靠近色素细胞。 而且，“光敏棒”感受到的信号通过细胞体和细胞体的神经纤维传输到扁虫的“大脑”（见图）。 信号传输的方向与光的方向相反。 因此，涡虫的眼睛也是一个“倒置”的结构，其目的是让感光结构尽可能靠近色素杯，以获得尽可能最好的关于光线方向的信息。 这里没有图像形成，只有光的方向，因此细胞的“反转”没有副作用。 如果脊椎动物的眼睛是从类似于“色素杯眼”的结构进化而来的，那么视网膜就会“反向附着”，而“反向”则不会逆转。

图3-涡虫的色素杯状眼睛

章鱼的眼睛还是人的眼睛更好，这是一个很难回答的问题。 虽然章鱼的视网膜是“阳性”的，但它没有双极细胞和神经节细胞层。 章鱼的眼睛后面有一个扩大的神经节，里面可能含有相当于双极细胞和神经节细胞的神经细胞，起到初步分析和处理视觉信号的作用。 由于章鱼的感光细胞前面没有其他细胞，因此似乎没有理由形成黄斑。 章鱼如何处理视觉信息是一个非常有趣的问题。

章鱼的眼睛和人眼虽然进化路线不同，但有着“同一个目标”，那就是形成清晰的图像、消除血管的干扰、保证感光细胞的营养，形成相同的“感光结构-色素层-血液”。血管网络“”结构。在这里，我们不禁惊叹进化过程的力量。

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