穿越4.29亿年的复眼三叶虫，与现今有什么差异

文/陈根

复眼是无脊椎动物中的甲壳类、昆虫类和其他一些节肢动物头部两侧能感受物体的形状、大小和颜色的视觉器官，不但能识别物体，对光的强度、波长、颜色和图案也有一定的分辨能力，对昆虫的取食、觅偶、群集、归巢、避敌等都起着重要作用。复眼是天然存在的多孔径光学成像系统，与单眼比较，具有视场大、敏感度高、时间分辨率高等优势。

复眼结构和功能上的特殊性，也让复眼一直作为仿生学的重要研究方向之一被探索和发现。一方面，随着对复眼视觉系统更加深入的研究，复眼仿生成果已应用于更多的国防和工程技术等领域。另一方面，是科学家对于复眼的结构和机制更深入的探索。

现在，德国科学家利用数字显微技术“透视”了一个来自4.29亿年前的三叶虫化石的眼睛，发现其内部结构几乎与现代昆虫眼睛一模一样，这提供了早期复眼的雏形，也为探索远古生命提供了重要线索。

此次研究中，德国科隆大学研究人员利用最新数字显微技术，重新检验了一个1846年在捷克境内发现的三叶虫（名为“A. koninckii”）化石。该化石高1毫米至2毫米，头部后侧有两个凸起的半椭圆眼睛，其中一个已经破裂。

研究发现，该三叶虫眼睛的一些内部结构与许多现代昆虫和甲壳动物的复眼结构类似，包括它们名为“小眼”的视觉单元（直径35微米），其中包含了聚集在感杆束这种透明管束周围的感光细胞。

研究人员认为，环绕每个视觉单元的深色环由色素细胞组成，这些色素细胞在视觉单元之间充当屏障。每个视觉单元表面有一个厚晶状体，剩下的部分研究人员认为是一个扁平的晶锥，光会先经过这个晶锥，再聚焦到感杆束上。

视觉单元之间存在色素细胞屏障，说明这个三叶虫曾拥有马赛克视觉，每个视觉单元贡献了整体画面的一小部分，类似于许多现代昆虫和甲壳动物的复眼。典型的三叶虫眼睛是复眼，每个透镜都是一个一般排列为六边形的拉长的棱镜，每只复眼内的透镜数不等。

这一研究结果表明，许多复眼的结构和功能自古生代（5.42亿至2.52亿年前）以来几乎没有变化。这也意味着，许多现代昆虫和甲壳动物眼睛的视觉原理，至少已有5亿年的历史。

目前，复眼的仿生视觉系统已趋于实用，初步应用于合成多孔径雷达、多孔径望远镜、 图像视频快速拼接处理等各种高新技术领域。而更多的发现也将给研究带来更多的启示，在智能时代下，我们将拥有更智能的方式去“看”世界。