人体的精密相机——眼睛

wingfish — Thu, 31 Jul 2008 00:51:15 +0000

在学习普通心理学、认知心理学、生理学、神经生理学等的时候，都学过下面的知识，不过这个作者写的太好了，值得再次细细阅读，并让我们感叹自然的奇迹。原文出处。

当神创论者挑战进化论时，人眼的进化是他们常常瞄准的好靶子，这个足以令高端相机望尘莫及的人体构造，精密得令进化论鼻祖达尔文“直打冷颤”。它拥有可自动调节光圈（瞳孔）和自动对焦系统（晶状体），内面（脉络膜）能最大程度地避免光线四处散射，不仅如此，它的底片（视网膜）灵敏度超高，不论在白天和夜晚都能捕捉影像，无需临时更改感光度也不用外加滤镜；它还自带Photoshop功能（神经网络），成像之后迅速增强图像反差、调整颜色……奇特的是，不论视网膜还是角膜，单独看来都没有任何作用，达尔文理论中那碰运气似的突变和自然选择是如何将这些零七八碎的部件同时拼凑在一起的？今天的这套人眼精密仪器同万年前相比又做了哪些微调呢？

人为自己安装了透镜式照相机

地球上生命痕迹的出现可以上溯到至少35亿年前，然而生物在这段历史的大部分时间内都过着不见天光的日子。后来单个感光细胞在生物体表面出现了，世界明亮了。有的科学家说，这件事大约发生在5亿4千万年前的寒武纪。

在进化路上，生物相当随遇而安，不需最好，只要够用。这种知足的性格使得眼睛若干中间产物得以作为不同生物的终点保留下来。达尔文在《物种起源》中将各种生物的眼睛从简单到复杂排成一列，便大致推测出眼睛进化的历程。例如，某些单细胞生物只有一些可以感受光的蛋白，它们见到光就心满意足；有的生物只有一洼小小的眼窝，然而你已经能从这个简单的聚光工具看出高级眼睛的端倪，这些生物只要不撞上前进路上的障碍物就能高兴活着；高等生物的生存却容不得它们将猎物与敌手看混，于是各自进化出一系列结构，来将世界看清楚，鹦鹉螺和人眼便呈现了两种不同的策略。前者将眼睛的开口缩小，使它变成一架“针孔照相机”，从而让光准确到达感光细胞，眼前的物体就能边界清晰，在它们这个群体内，估计该是“眼小为美”；但是人类并不甘心采取这种舍弃光强获取清晰度的措施，却另走了一条迂回之道，我们这一进化分支的祖先在眼窝前塞进一个透镜——晶状体，它同样能把光线汇聚到视网膜，却赋予了我们一个比鹦鹉螺明亮许多的世界。

图一：推想的眼睛进化

这样，大自然中不同眼睛的集合就如同一个活化石库，我们可以将这些化石理解为人眼进化之路上留下的一串脚印。于是，那个令达尔文困惑了一下的问题至少是有解的。十几年前，两位瑞典科学家甚至将这一过程量化，他们将鱼眼进化拆分为近2000个步骤，并用计算机模拟了整个过程，经保守计算，他们结论说，这一过程的实现理论上只需36万年。现在许多科学家都相信，从一个感光细胞到我们的眼睛，最关键的变化就发生在最初几百万年之内。

值得一提的是，人眼已如此适应陆地生活，要将光线汇聚到视网膜上，不光需要可变焦透镜（晶状体）的作用，空气与角膜之间的界面也至关重要。角膜表面覆盖了一层薄薄的泪膜，光线接触人眼之后，只有1/3折射依赖后边的晶状体，2/3的折射都在空气及这层泪膜之间发生，这里相当于一个固定焦距的透镜。这便是为什么当你潜入水中视线就变得模糊，那个时候这层泪膜和周围的水环境混为一体，在空气中可以发生的折射便不会发生，于是光线就不会恰到好处地投射到视网膜上了。

人眼是进化的次品吗

进化论者回应神创论时最常应用的论据之一便是人眼并不是“上帝完美的创造”，它存在许多设计缺陷。德国生理学家亥姆霍兹曾将眼睛比作光学仪器，并声称如果商家卖给你如同人眼一般的次品，那么你肯定有权要求退货。看似复杂和精致的人眼，它的背后究竟隐藏了什么缺陷，会让这位科学家如此不满呢？

至少，每时每刻在你的视野中就隐藏着一个巨大的骗局——这就是眼中的盲点。如果你将左眼闭起，再用右眼轮番看下边图二一行中的每一个字母，你会发现什么？当看到某个字母的时候，大黑点会从你的余光中消失！理论上来说，这个“盲点”就分别藏在两只眼视野正中偏外20度，这着实是一个不该出现的失误，连鹦鹉螺和乌贼眼中都不会发生。眼球最后面是一层视网膜，它上边的感光细胞本该连续不断地铺满一层，从而感受从眼睛前端各个方向进入的光。然而一大捆视神经偏偏要从视网膜正中掏个洞穿过去，这个洞就是那个“无人看守”的盲点。眼睛好不容易进化到中途，已经没有机会从头来过。不过，如果你试着将刚才的黑点换成一条水平线（这个大家可以自己用一张纸还画一画试试），你会惊奇进化是多么聪明地弥补了这一失误。你是否发现，当你的视线在一行字母之间移动，你却无法在字母右边的直线上找到让直线中断的一颗盲点？因此，即使不考虑两只眼睛视野的互为补充，你的大脑也已经学会利用盲点周围的信息为这一点填补图形，涂上上色，将它完全伪装起来，真可谓最智能的photoshop。对于某些低等的生物，情况就未必是“我思故我见”了。比如某种水母，它们为自己武装了相当精细的眼睛，却没有大脑，眼睛接受的信息直接传到肌肉，是极端不过脑子的鲁莽派。

图二：请大家闭上左眼，右眼轮番看过abcdefgh，有没发现看到哪里大黑点活生生地就没了……

褐眼同碧眼的距离

从外观上来看，人眼最明显的特征之一恐怕是它虹膜的颜色：许多白人有着半透明的蓝眼珠，我们东方人则是褐色。其实这种差异只是眼睛进化到最近的一支小插曲，如果没有6000-10000年前那个基因突变，也许现在所有人都是同样的褐色眼球。那样，不仅身份鉴定会少一项标准，世界是不是也会显得寂寞许多？

在人类产生之后的19万年之内，这个基因一直好好工作着，它产生一种具有功能的蛋白，该蛋白又和黑色素的合成相关，后者给我们的头发、眼睛和皮肤带来了较深的颜色。然而，就在这最后1万年内，当我们的祖先在黄河岸边使用着新石器，抬头用褐色的眼珠瞪着河北上空的蓝天时，一个突变已经在国外的黑海一带产生了。这个突变并不对全身施加影响，却恰到好处地减少了眼睛虹膜中黑色素的合成，于是眼睛的颜色便被“稀释”成了蓝色。其实这个突变有一定风险，因为如果改变更加彻底，整个人体的色素合成则都会受到干扰，这时候人就患了白化病。言归正传，携带有这个突变的人逐渐向世界各地迁徙，和具有同样或不同样基因型的个体繁衍后代，基因相混杂。于是，现在的我们已经不能根据眼球虹膜的颜色来判断一个人究竟来自何方了。人类的虹膜除了褐色和蓝色，还有红色、绿色、琥珀色、灰色、紫色等等，其中涉及的也不光是黑色素的多少，但究其根本，也就是褐色、黄色和蓝色三种成分的比例不同而已。

相比于眼睛颜色来说，更能代表东西方人差异的则是眼角内部上眼睑是否具有向内皱褶。这是一个存在于蒙古人、中亚人、东南亚人和本土美洲人中的特征。有些人类学家称，这一特征起源于寒冷的东亚地区，那里大部分时间冰雪覆盖，无时无刻不将强烈的阳光晃入人眼。于是，人们便进化出皱褶的结构，它使得人眼变窄，不仅限制了进光量，而且可以帮助人们抵挡猛烈地风沙；而在南美草原和沙漠，黄灿灿的草地或沙地同样会反射阳光，于是，那里的人便也获得了这一特征。内眼角向内皱褶的存在造就了东方人的丹凤眼，同时使得人的眼睛看起来略微倾斜，其中最典型的代表是美国动画片《花木兰》中女主角的眼睛。这其实也代表了西方人对东方人眼睛的想象和爱好。英国作家莫里斯便在他的著作《裸女》中表达了如下的诧异：东方人的眼睛多有吸引力啊，那些姑娘为什么纷纷跑去整容去掉眼睛的这个迷人的向内皱褶呢？

图三：内眼角向内皱褶：左边是妈妈，纯种亚洲人；右边是她的混血孩子，向内皱褶已经不完全啦。

对于人类这种社会性动物来说，眼睛从来不仅仅是一个向外部世界打开的窗口，它们也使得人们可以进入彼此的内心世界。比如，人眼有多数猿类不具有的清澈眼白，一种假说是：这种特征可以令视线方向、眼睛表情以及身体健康状况更加凸显；人类渴望交流，甘愿冒着暴露自己想法的风险。不管这种假说是否正确，它至少已表达了我们的一种愿望，而眼睛恰恰被选中，充当了完成这一美好愿望的代表。

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1. 人眼为什么在前方？

长在前方的眼睛能够更好地感知空间关系，尤其是物体间的距离，于是在运动的过程中可以更加准确地定位；而长在两边的眼睛虽然舍弃了最佳的空间感，却使得动物可以看到更广大的范围。多数草原食草动物采取后一种措施，如斑马和兔子，它们的视野几乎能达到360度，这样它们就能随时发现可能从各个方向接近它们的捕食者。多数捕食者的眼睛则长在前方，使得它们能更准确地判断与猎物之间的距离，抓住猎物的时候也就能出手准确。有的人类学家和解剖学家猜测，猿类祖先需要捕昆虫而食，因此采取了捕食者的眼睛位置策略。

2. 人眼如何保护自己免受伤害？

在日常生活中，人通过不自主的快速眨眼来将结膜分泌的粘液和少量泪水涂抹到眼球朝外的表面，这不仅能防止眼睛出现干燥不适，还是一种对病原菌的免疫措施。同时，眨眼还能去掉落在眼睛表面的粉尘和其它异物。当更大的威胁接近人眼，眼皮通常会非条件反射地合起来，反应时间连0.1秒都不到。多数情况下，这种机制能够帮助人眼免受意外袭击。

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