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乌贼水下视物的秘诀

credit: 锐景创意

原论文摘要:透镜曲率半径和折射率之间的抛物线关系可以使球面透镜避免球面像差。在乌贼身上我们发现,其眼内的球形 S - 晶体蛋白进化出了发散功能,可形成片状凝胶。晶状体组织的小角 X 射线散射实验表明各个径向方位都有 S - 晶体蛋白的凝胶。

突出于蛋白质表面的无序环之间的低价连接,形成了薄薄的晶状体材料。分散的环通过一组组无序侧链之间的氢键连接起来。相比于晶状体中间部分高密度的平均高价态的凝胶,外沿处于低价稳定态的部分则形成了大量低密度的凝胶。表明这种蛋白质是进化出的一套的将纳米粒转化为一定体积材料的自组装性的连接器。

在水下看东西很困难,且并非仅仅因为水中有氯。由于水的密度和眼内液体的密度差不多,所以水下物体发出的光线在进入我们眼睛时很难发生弯曲也很难聚焦。其实海洋生物们也有这种问题。但在今日发表于《科学》的一项报告中,研究人员发现乌贼眼内有一种特殊的晶状体用以矫正模糊的图像。

由于光线经过的是曲面,球面晶状体通常不能聚焦于一点上,于是就产生了模糊的图像。矫正的唯一方法就是把将落于晶状体表面不同地方的光线分别进行不同程度的弯曲。S- 晶体蛋白就有这种功能。它是乌贼眼内晶状体主要的蛋白,可以表现成片状凝胶——一种能产生用以粘附成群的分子胶水的小分子。

S- 晶体蛋白特有一对担任蛋白粘连部位的环,同时和其他 S - 晶体蛋白的环相互吸引。在乌贼的仔鱼期时,六个蛋白为一单位形成的球蛋白聚合起来形成了凝胶,最后成了眼内晶状体的中央部分。随着蛋白团的增加,凝胶密度会越来越大,较小的微粒难以扩散,因此将形成一种新的每个单位少于六个 S - 晶体蛋白的蛋白质膜。此过程将不断进行直到成群的 S - 晶体蛋白延展到晶状体外边缘。这将使得到达晶状体不同位置的光线发生不同程度的弯曲,从而产生清晰的图像。

另外也有一些鱼也和乌贼情况相似,但不知道它们眼内的蛋白质是否会有似片状凝胶这般的表现。而章鱼、鹦鹉螺这些头足类动物,缺少 S - 晶状体蛋白,所以和乌贼不同,它们的视线很模糊。

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