文/陳根

復(fù)眼是無(wú)脊椎動(dòng)物中的甲殼類、昆蟲(chóng)類和其他一些節(jié)肢動(dòng)物頭部?jī)蓚?cè)能感受物體的形狀、大小和顏色的視覺(jué)器官，不但能識(shí)別物體，對(duì)光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、顏色和圖案也有一定的分辨能力，對(duì)昆蟲(chóng)的取食、覓偶、群集、歸巢、避敵等都起著重要作用。復(fù)眼是天然存在的多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)，與單眼比較，具有視場(chǎng)大、敏感度高、時(shí)間分辨率高等優(yōu)勢(shì)。

復(fù)眼結(jié)構(gòu)和功能上的特殊性，也讓復(fù)眼一直作為仿生學(xué)的重要研究方向之一被探索和發(fā)現(xiàn)。一方面，隨著對(duì)復(fù)眼視覺(jué)系統(tǒng)更加深入的研究，復(fù)眼仿生成果已應(yīng)用于更多的國(guó)防和工程技術(shù)等領(lǐng)域。另一方面，是科學(xué)家對(duì)于復(fù)眼的結(jié)構(gòu)和機(jī)制更深入的探索。

現(xiàn)在，德國(guó)科學(xué)家利用數(shù)字顯微技術(shù)“透視”了一個(gè)來(lái)自4.29億年前的三葉蟲(chóng)化石的眼睛，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)幾乎與現(xiàn)代昆蟲(chóng)眼睛一模一樣，這提供了早期復(fù)眼的雛形，也為探索遠(yuǎn)古生命提供了重要線索。

此次研究中，德國(guó)科隆大學(xué)研究人員利用最新數(shù)字顯微技術(shù)，重新檢驗(yàn)了一個(gè)1846年在捷克境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的三葉蟲(chóng)（名為“A. koninckii”）化石。該化石高1毫米至2毫米，頭部后側(cè)有兩個(gè)凸起的半橢圓眼睛，其中一個(gè)已經(jīng)破裂。

研究發(fā)現(xiàn)，該三葉蟲(chóng)眼睛的一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)與許多現(xiàn)代昆蟲(chóng)和甲殼動(dòng)物的復(fù)眼結(jié)構(gòu)類似，包括它們名為“小眼”的視覺(jué)單元（直徑35微米），其中包含了聚集在感桿束這種透明管束周圍的感光細(xì)胞。

研究人員認(rèn)為，環(huán)繞每個(gè)視覺(jué)單元的深色環(huán)由色素細(xì)胞組成，這些色素細(xì)胞在視覺(jué)單元之間充當(dāng)屏障。每個(gè)視覺(jué)單元表面有一個(gè)厚晶狀體，剩下的部分研究人員認(rèn)為是一個(gè)扁平的晶錐，光會(huì)先經(jīng)過(guò)這個(gè)晶錐，再聚焦到感桿束上。

視覺(jué)單元之間存在色素細(xì)胞屏障，說(shuō)明這個(gè)三葉蟲(chóng)曾擁有馬賽克視覺(jué)，每個(gè)視覺(jué)單元貢獻(xiàn)了整體畫(huà)面的一小部分，類似于許多現(xiàn)代昆蟲(chóng)和甲殼動(dòng)物的復(fù)眼。典型的三葉蟲(chóng)眼睛是復(fù)眼，每個(gè)透鏡都是一個(gè)一般排列為六邊形的拉長(zhǎng)的棱鏡，每只復(fù)眼內(nèi)的透鏡數(shù)不等。

這一研究結(jié)果表明，許多復(fù)眼的結(jié)構(gòu)和功能自古生代（5.42億至2.52億年前）以來(lái)幾乎沒(méi)有變化。這也意味著，許多現(xiàn)代昆蟲(chóng)和甲殼動(dòng)物眼睛的視覺(jué)原理，至少已有5億年的歷史。

目前，復(fù)眼的仿生視覺(jué)系統(tǒng)已趨于實(shí)用，初步應(yīng)用于合成多孔徑雷達(dá)、多孔徑望遠(yuǎn)鏡、 圖像視頻快速拼接處理等各種高新技術(shù)領(lǐng)域。而更多的發(fā)現(xiàn)也將給研究帶來(lái)更多的啟示，在智能時(shí)代下，我們將擁有更智能的方式去“看”世界。