完美而複杂的演化—眼睛

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  • 时间:2020-07-03

人类眼睛具有空间视觉与彩色视觉功能,这个精密複杂构造是从简单不完美的构造演化而成。约在五亿四千万年前古生代寒武纪生命大爆发 (Cambrian explosion) 时期出现的三叶虫化石已经具有複眼,于加拿大幽鹤国家公园 (Yoho National Park) 内的伯吉斯页岩 (Burgess Shale Formation) 发现五亿一千五百万年前的寒武纪欧巴宾海蝎 (Opabinia regalis ) 化石,则已经具有 5 个柄状突起的眼睛。

无脊椎动物扁型动物门涡虫纲 (Turbellaria) 的头部演化出一至数十对的色素杯状眼点 (pigment cup ocelli),内由一群视觉细胞(又称光受体细胞)组成,连接神经纤维到达大脑。大部份的脊椎动物演化出具有双凸透镜形状的水晶体结构的眼睛,藉由光线通过眼睛,生物能感知物体的形状与颜色。

人体眼睛的複杂构造

物体由本身所发出的光或外来光源到达物体后反射的光,光的三原色红、蓝、绿 (RGB color) 以不同的比例混合加成,传到人体的眼睛再到大脑而产生彩色知觉。

人类的眼睛是比相机更精密的光学系统(图一、图二),由外观可看到眼白和眼珠。

完美而複杂的演化—眼睛

图一、人类眼睛构造的正面图。(叶宗青、王淑卿绘製)

1. 眼白-相机机身:

(1)巩膜 (sclera)-俗称眼白,坚韧不透明,眼球壁的最外层可保护眼球并维持眼球形状。

(2)结膜 (conjunctiva)-巩膜上有层半透明的结膜覆盖,结膜盖住眼白(巩膜)的部分称为-球结膜,盖住眼睑的部分称为-睑结膜。结膜上有许多微血管和黏液腺,可分泌黏液和泪液润滑眼球,并防御微生物侵入。

完美而複杂的演化—眼睛

图二、人类眼睛的内部构造。(叶宗青、王淑卿绘製)

2. 眼珠:

(1)角膜 (cornea)-相机镜头:眼球正前方透明的组织称为角膜,因为没有血管,养分由周边血管网、房水及泪液供应,房水由睫状体分泌,由后房经瞳孔流到前房与角膜间,泪液由泪腺分泌;氧气是由空气溶于眼表的泪液。角膜覆盖着虹膜、瞳孔和前房。

(2)虹膜 (iris)、瞳孔 (pupil)-相机光圈:透过角膜可看到虹膜(虹彩)内的色素,就是眼睛的颜色,虹膜色素越淡则呈蓝眼珠,越深则呈黑眼珠,每个人的虹膜皆不相同,可作为人体终身的身份标识,称为虹膜识别。虹膜的中心有个圆形开口-瞳孔,受到光线强弱的刺激,虹膜肌肉随之收缩放鬆造成瞳孔放大缩小。

(3)睫状体 (ciliary body)-位于虹膜与脉络膜之间,可分泌水样液-房水。房水可营养角膜和维持眼压。睫状体可协助调节水晶体的形状和厚度以产生适当的焦距。

(4)水晶体 (lens)-自动对焦装置:位于虹膜、瞳孔后面的双凸透镜形状的水晶体,由周围的弹性组织-悬韧带,连接着睫状体将水晶体固定悬挂于虹膜和玻璃体之间。悬韧带的鬆紧程度会造成水晶体的形状、厚薄的改变,并调节屈光,使光线聚焦于视网膜。

(5)玻璃体 (vitreous body)-位于水晶体和视网膜间的透明胶状体,让光线透过到达视网膜,佔眼球腔的五分之四体积,可维持眼球形状。可使视网膜与视网膜色素上皮层 (retinal pigment epithelium, RPE) 紧贴。当玻璃体的支撑功能减弱时,易导致视网膜脱离;或者内部的透明凝胶体混浊或液化,会引起老年性视力退化或生理性飞蚊症。

(6)脉络膜 (choroid)-眼球壁的中层的暗褐色组织,主要由微血管及色素组成,血管可供给眼球葡萄糖等养分和输送废物,色素可吸收进入眼球内的多余光线,并避免光在眼球内部折射或散射而影响视觉细胞的精确度。位于眼球最外层(巩膜)与最内层(视网膜)之间的脉络膜、虹膜、睫状体三者合称为-葡萄膜,葡萄膜内有丰富血管,提供眼睛主要的血流与养分。

(7)视网膜 (retina)-传统相机底片:眼球壁的最内一层薄组织,厚度仅约 0.3 毫米,主要由许多感光细胞及神经纤维构成,由视网膜小动脉及脉络膜的微血管供给养分。位于视网膜中心的黄斑部 (macula) 其中央凹陷处称为中央窝 (fovea),是视觉功能最敏感最重要的部位。盲点 (blind spot) 位在视网膜的神经纤维汇集成束的中心处,又称视神经盘 (optic disc),此处没有感光细胞无法感应光线,因此无法产生神经冲动传至大脑,因而不能感知视觉,但可由另一只眼睛的视域补充。


参考文献