作为一个物种,我们很大程度上依靠视力来得到我们在全球的统治地位。 虽然其他物种在视力上也产生了显著的细化,以至于它们的视力远超过人类。 我们很早就知道,视力这种感官的成本是巨大的, 因为那些生活在完全黑暗环境的动物就会失去视力。 但是,生物学家一直在思考,这种代价到底有多大。
大脑消耗很多能量,我们认为这就是为什么很多物种都没有像我们人类那样使用工具。 我们的大脑消耗的能量是基础代谢率的20%。 很自然的,这包括消耗能量来处理从虹膜得到的信息。 但消耗了多少呢?
墨西哥洞穴鱼类(墨西哥丽脂鲤)为研究视力的影响提供了很好的模型。这种鱼有很多变种。 其中之一,如它们的名字所示,住在完全黑暗的洞穴中,没有眼睛。 其他变种生活在地表河流里, 可以看到东西。
能够看到东西的,生活在地表的墨西哥丽脂鲤 图片版权: Vladimir Wrangel
这两个变种非常接近,能够杂交, 也说明其中一个变种失去视力而其他方面保持原状是很容易的。 这个过程很可能是最近发生的,论文中说, ‘还发现了洞穴生活的各种视力水平的中间表象类型。’
隆德大学的Damian Moran教授比较了不同变种的能量消耗。 他在一篇论文中声称‘我们的测量显示,根据鱼类年龄的不同,视觉系统需要消耗总能耗中的5%到15%。(墨西哥洞穴鱼类)之所以失去双目和视觉皮层,毫无疑问是因为在生活环境中,为保存这种用处不大的感官系统进行能量消耗是不可持续的。’
为了分析地表鱼类的新陈代谢率,研究团队比较了神经组织与整个身体的耗氧量,发现对于小型的鱼类,因为它们的大脑相对身体的比例较高,它们的耗氧比是最高的。 对于1克重的鱼(0.04盎司)眼睛的能量成本是15%,对于8.5克的鱼,眼睛的能耗成本是5%。 在营养缺乏的洞穴环境中,盲鱼所节省的能量可能是生死攸关的。
Moran和他的同事们通过对那些失去部分视力的中间变种鱼类, 以及通过两种最相异的鱼类杂交得到的后代进行的能量消耗方面的观察,证实了这种发现。 他们的记录显示,如生长速度这种能够产生能量消耗差异的其他功能,在这些鱼类中都是相似的。
对于人类来说, 失去一种感知能力经常会导致神经重新定义并在其他方面表现出更强的能量。 而洞穴鱼类似乎是通过光学处理功能上的萎缩来节省能量,因为那些无眼的品种脑容量要小30%。(译言网 译者: betty00402 原作者:Stephen Luntz)