正文 第5章 鱟(hòu)和鱟眼仿生(1 / 2)

鱟是一種古老的節肢動物。它的身體可分成頭胸、腹和尾三個部分。頭胸和腹的背麵覆蓋著蟹殼似的甲殼,形狀像馬蹄,所以有人稱它為馬蹄蟹。尾部像一把鋒利的長刺突出在體後。鱟生活在沙質海底,夏天常見雄鱟爬在雌鱟的背殼上,相隨活動,形影不離。退潮時雌雄結伴爬行在沙灘上,以蠕蟲和無殼的軟體動物為食。

鱟跟蟹一樣也有堅硬的甲殼,但是它不屬於甲殼綱動物,在它頭胸部的腹麵有6對關節的附肢,前5對末端呈螯狀,第2~6對基部都有咀嚼麵圍住口部,因此,它應該屬於肢口綱動物。這個綱僅僅發現過兩類,其中巨甲類早已成為化石,現在還存活著的唯一的劍尾類就是鱟。它的幼蟲與三葉蟲的成體非常相似,足以證明鯊的古老。將1.75億年前的鱟化石與現存的鱟比較,在演化上還看不出有什麼變化,因此,人們稱它為活化石。

生物的血液一般是紅色的,然而鱟的血液是藍色的,因為鱟血中含有0.28%的銅元素。更有價值的是鱟血對細菌十分敏感,一接觸到很快就會凝固。人們便將鱟血製成試劑,用來測檢人體、藥物和食品等是否被細菌汙染,既快速又準確。鱟的生命力非常強,能離水存活很久,隻要滿足其濕度和涼爽的條件,就能經受長途運輸,這些對作為實驗材料來說是十分理想的。

最吸引人們的是鱟的視覺器官,它有一對單眼和一對複眼。同許多昆蟲的複眼一樣,鱟的複眼也是由許多小眼鑲嵌而成,每隻小眼都有水晶體、感光細胞和與之相連的神經纖維。但是,鱟小眼體積大,神經纖維也粗,給研究工作帶來方便。美國洛克菲勒研究所的哈特蘭(H.K.Hortline)等人就是用鱟的複眼作為研究對象,才發現鱟的視覺側抑製現象,並研製出側抑製數學模型。美國通用電氣公司高級電子中心的工程師們根據鱟的視覺側抑製原理研製出鱟眼電子模型,從而使電視熒屏上的圖像更加清晰。應用鱟眼技術可提高X光和宇航攝影的清晰度。應用在軍用雷達顯示器上同樣有良好的效果。

形狀古怪的鱟,為了理解鱟視覺側抑製到底是怎麼一回事及其為什麼能起到如此的作用,讓我們先來看一下眼晴是怎樣看到物體的,以及通過眼睛來觀察周圍物體的形狀、明暗、顏色、距離和運動等情況。但是,單靠眼睛再看也隻是熟視無睹,能見的是大腦。外部物體通過晶狀體的聚焦作用,使來自被注視的物體上的光聚焦在視網膜上。視網膜是多層結構,相當複雜,其中有三級神經細胞構成視覺傳導:第一級神經細胞是感光細胞,隻要是眼晴,不論簡單或複雜,在視網膜上都有感光細胞,可分為錐感光細胞和杆感光細胞,前者能接納光波長短的刺激,能辨別顏色,後者能接受光的強弱,感光細胞是唯一能感受光的細胞。因為它含有感光色素,目前了解得最多的感光色素是視紫紅質,它是維生素A醛和視蛋白的結合物,光線射到感光細胞上,把視紫紅質色素漂白,以後在維生素A的輔助下,用呼吸作用所獲得的能量重又合成視紫紅質,在此光化學反應過程中,將光能轉化為電能,引起神經興奮,發放信息,信息的大小就是脈衝頻率,即單位時間內發出的脈衝數。第二級神經細胞是雙極神經細胞,它的一極與感光細胞相聯係,另一極與第三級神經細胞——視神經細胞相聯係,視神經節細胞發出視神經纖維,由許多視神經纖維集結成視神經把來自視網膜上的信息輸送到間腦的外側膝狀體,交換神經細胞後,沿著外側膝狀體放出的視放線繼續輸送,信息經過如此複雜的線路時加以整理後送到大腦背麵的視區,在視區上這些經過整理的信號把視網膜上眾多感光細胞形成的鑲嵌圖像譯成畫麵,使大腦獲得外界的形象。如果用放大鏡觀察報刊上的圖版和電視屏幕上的影像,可發現它們其實都是由許多小點鑲嵌成的,這就較易理解腦是怎樣接收影像的了。