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眼睛进化过程中最关键的一点在于,即使是最原始的晶状体也要比没有晶状体好(当然是对黑烟囱海底热泉以外的环境来说),模糊的影像还是比没有影像要好。
但是和前面一样,在分辨率与感光度之间又要斟酌一番。
比如说,就算完全没有晶状体,光靠针孔也可以形成清晰的影像。
也有少数物种使用这种针孔式眼睛,代表者是鹦鹉螺,它是古生物菊石类存活至今的亲戚。
[3]但是对鹦鹉螺来说,感光度就是个问题,因为光圈要很小才能形成清晰的影像,因此能进入眼睛的阳光就很少。
而在暗处本来光线就少,影像会因为太暗而难以辨析,这正是鹦鹉螺的问题,它恰好就住在不见天日的深海中。
英国萨塞克斯大学的神经学家迈克尔·兰德是动物眼睛界的权威,他曾经计算过,如果给同样大小的眼睛加上晶状体,可以让感光度增加400倍,分辨率增加100倍。
因此,任何能够进化出某种晶状体的方式,都能带来很大的好处,这个好处就是可以立刻增加存活率。
三叶虫很可能进化出了第一只真正能成像的眼睛。
这些节肢动物身着片状铠甲,宛如中世纪的欧洲骑士一般,而它们的众多亲族足足在海底遨游了3亿年之久。
最古老的三叶虫眼睛发现于目前已知最古老的三叶虫化石,大约有5.4亿年历史,我们在本章之初提过,那时寒武纪大爆发刚开始没多久。
虽然和3000万年以后全盛时期的眼睛相比,这只眼睛相当朴素,但是眼睛就这么突然地出现在三叶虫化石中,就引出了一个问题:眼睛真的可以如此快速进化吗?如果是这样,那很可能就像帕克所主张的,视觉的进化引发了寒武纪大爆发。
但如果不是,那么代表眼睛早就形成了,只不过因为某种原因没有形成化石,而这样一来,眼睛就不可能引起任何生物大爆发。
绝大多数的证据都指出寒武纪大爆发之所以会出现,是因为当时环境发生了某些改变,让生物挣脱了体型大小的限制。
绝大多数寒武纪动物的祖先们,可能都长得又小又软(缺少坚硬的组织),这是它们没留下什么化石的主因。
同样的原因也会阻碍眼睛的进化,因为立体视觉需要够大的镜头、延伸开来的视网膜,以及可以处理输入信息的大脑,只有够大的动物才能满足要求。
生活在寒武纪之前的小型动物,或许已经具备了大部分的基础设施,比如**的视网膜,或简单的神经系统,但是小尺寸的身体注定会阻碍它们更进一步发展。
几乎可以肯定,当时大气与海洋中氧气浓度的升高可以促成大型动物出现。
只有在高氧气浓度的环境下,才可能有大型动物和猎食行为(因为没有其他的环境可以提供足够的能量,请参见第三章),而大气中的氧气浓度,就在一系列被称为“雪球地球”
的全球大冰期事件之后,也就是在即将进入寒武纪之前,迅速升高到和现在浓度一样。
在这个充满氧气、令人振奋的新环境里,有史以来第一次大型动物可以靠猎食生存。
到目前看起来一切都很好,然而,如果说在寒武纪之前并不存在完善的眼睛,那么原来的问题就再度出现,而且似乎更加棘手,那就是自然进化果真能让眼睛进化得如此之快吗?在5.44亿年前,世上一只眼睛也没有,紧接着400万年后马上就有了发展完整的眼睛。
看起来,化石证据似乎并不利于达尔文理论的支持者,也就是无法证明眼睛曾有无数中间过渡形态,每个过渡品对于它的所有者都有好处。
不过我们也可以用时间尺度的差异来解释这个问题。
这个差异存在于我们所熟知的生命寿命时间尺度和漫长的地质时间尺度之间。
当我们测量的尺度是数亿年时,任何发生在百万年以内的事情都像突变一般;但是对于活着的生物来说,这段时间仍然漫长单调。
比如说现在我们家养的小狗,全都是由狼进化而来的,在人类的帮助之下,整个过程只用了百万年的百分之一。
从地质时间尺度来看,寒武纪大爆发不过转瞬之间,也就是数百万年而已。
但若从进化的角度来看,却是很长的时间。
40万年的时间就足够让眼睛进化出来了。
尼尔森和佩格尔提出眼睛进化过程模型时,也计算了进化所需要的时间(见图7.1)。
他们的计算很保守,假设每一次对特定构造的改变都不超过1%,比如某次稍微改一点点眼球,下次稍微改一点点晶状体,诸如此类。
当他们把所有的步骤加起来后,惊讶地发现竟然只需要40万次改变(和我随便乱猜的需要100万次也相去不远)就可以从一个**的视网膜发展出构造完整的眼睛。
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