1. 三叶虫是一种甲壳坚硬、形似螃蟹的海洋节肢动物，是动物化石中最丰富多样的类别之一。它不仅能帮助科学家研究长期的进化趋势，还可以作为确定古生代沉积岩的相对年龄的一种便捷的工具。这些已经灭绝的无脊椎动物蕴藏了许多关于生命的有趣秘密，其中一个尤其引人注目的方面与它们的复眼有关。 长期以来，人们一直以为三叶虫有别于所有现代昆虫、蛛形纲、多足纲和甲壳纲，认为三叶虫的眼睛具有完全由方解石晶体构成的晶状体。然而，一篇近期发表于《自然》杂志的新论文表明，这一被广泛接受的假设可能需要重新评估。 2. 在这里，让我们先忘掉三叶虫，重新开始一个完全不同的故事。这个故事是关于确定一组迄今为止在岩石记录中还未曾发现的天然色素。瑞典隆德大学的分子古生物学家Johan Lindgren与他的团队曾研究过古海洋脊椎动物，比如硬骨鱼和次级水生爬行动物等等。在几百万年前的化石中，他们发现了真黑色素（eumelanin ）的痕迹，这是一种与皮肤色素沉着有关的分子。通常来说，人们大多认为节肢动物用来筛选复眼中的色素的是眼色素（ommochrome）而非黑色素（melanin），于是他们打算研究这些在化石中的生物色素。 在新的研究中，他们使用了在形成于 5400 万年前的保存非常完好的大蚊（crane-fly）标本，结果揭示了昆虫眼睛进化的惊人转折。大蚊属于节肢动物门下的昆虫纲，是苍蝇的一类长腿亲戚。
这些大蚊化石的眼睛以黑色斑块的形式出现，在高倍镜下显现出排列规整的六角形，它们代表着最外层的眼壁。他们检测了其中的色素残留，发现这些黑斑以真黑色素残基为主，而不是眼色素。这就意味着，这些昆虫眼睛捕捉光线的方式和人类眼睛一样——都是使用黑色素。不过，这并非前所未见的事，动物王国反复进化出这种有用的适应能力，例如章鱼和鱿鱼就也具有与我们人类十分相似的眼睛。 3. 对动物来说，视觉的重要性可谓不言而喻，如今的大多数动物都具有各种各样的光感受器。然而，眼睛的化石记录却非常糟糕。一般来说，化石记录只保存坚硬的部分，如骨骼和贝壳，只有在特殊情况下，才能保存眼睛和其他软组织，如神经、静脉和肠道。 因此，能从 5400 万年前的大蚊身上发现保存完好的眼睛是非常难得的。在新的研究中，Lindgren 和他的团队收集并分析了来自 23 只大蚊的眼睛化石。这些化石保存在含有大量细致微粒的火山灰沉积物中，出土于现今寒冷的丹麦。不过在当时，那里还是一个有着丰富的昆虫生命的热带天堂。 这些眼睛化石与我们人类的眼睛有一处惊人相似的地方，那就是在眼球后部，有一个黑暗且不透明的被称为脉络膜的部分，它可以防止紫外线辐射，还可以防止杂散光四处反射对视力造成干扰。在人类的眼睛中，这层抗反射层含有很高水平的黑色素。 昆虫的眼睛也有黑色的抗反射层，但长期以来，人们一直以为这完全是由眼色素构成的。因为昆虫的眼睛是独立于人类眼睛进化产生的，而且它们拥有完全不同于我们的结构，因此，它们似乎理应与我们有着不同的分子机制。然而，对大蚊眼睛的化石样本进行详细的化学分析后，研究人员确认了大蚊眼睛中含有的是与人类类似的黑色素。 为了证实这一意外发现，研究人员从 1300 个活体成年大蚊中分离并纯化了色素，果不其然，他们惊讶地发现了黑色素和许多眼色素都存在于这些昆虫的角膜壁中。也就是说，人类和昆虫的眼睛使用的是相同的屏蔽色素——黑色素，这是趋同进化的又一个例子。同时这也意味着，大蚊的眼睛之所以能在化石记录中完好地保留下来，主要是因为它们含有一种节肢动物不应该拥有的色素。 4. 有趣的是，化石化的大蚊眼睛外层也如三叶虫那样布满了方解石。不仅如此，方解石中的晶体有着一致的排列，可以有效地将光线传输到眼睛。然而，几乎可以肯定的是，这层优化了透光的矿化外层一定是由石化过程制造的精细工程，因为活着的大蚊眼睛并没有矿化。 而科学家通常认为，三叶虫眼睛的矿化、透光外层，真实地反映了三叶虫曾经的生存状况：在古海洋中，捕食激烈，因此三叶虫需要用矿化来武装自己的眼球。现在，Lindgren 等人的新发现对这种观点提出了质疑。他们认为，也许三叶虫的这层矿化“护目镜”和大蚊一样，是在变成了化石之后才出现的。 显然，这种说法很可能会引发一场争论。三叶虫的眼睛在现实生活中似乎具有不同寻常的刚性和弹性，因为它们比其他动物的眼睛更常保存在化石中。而且，它们还具有一些特殊的光学特性，而只有真的具备这种矿化的刚性外层，这些光学特性才会变得合理。 5. 古生物学家之间的一些分歧或许看起来晦涩神秘，但其实可能都与现实世界有关。关于昆虫和三叶虫眼睛功能的争论看似微小，但它实则有其实用价值。例如，三叶虫的晶状体能在完全呈刚性的同时提供恒定的视力，这就激发了生物工程师设计出高性能光学设备的灵感，其应用范围可以从显微镜到激光物理，产生影响的深远。
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