近视眼是因为人眼对晶状体的焦距调节功能不够,以致于其焦距变短,使清晰的像成在了视网膜之前,这种眼睛要用凹透镜来矫正。在调节放松的状态下,平行光线经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前,称为近视。因为这种眼只能看近不能看远。这种眼在休息时,从无限远处来的平行光经过眼的屈光系折光之后,在视网膜之前集合成焦点,在视网膜上则结成不清楚的象,远视力明显降低,但近视力尚正常。
为什么我的眼睛可以自动放成近视眼? 也就是我想马上变成深度近视眼他就能变,到底是什么原因?
遗传因素:
近视的发生率存在着家族发病的倾向,近视眼病人的家庭成员,患有近视眼的百分率明显高于非近视眼的人群。
n环境因素:
1、视距近的因素:
青少年眼睛生理功能的特点,使8-9岁的儿童可以将书本拿到眼前很近,基至7-8厘米处也可以看得清楚,这是他们的生理体能。眼睛有极度的调节和极度的辐辏(cou;集合)作用。因为他们调节力强,大多数习以为常,主观上就不自觉地在读书写字的时候,使眼距离书本很近,养成过近距离用眼的不良习惯。因此,读写时往往喜欢扭着身字,歪着头,不但姿势歪斜、视距过近,而且眼与书本的视线角度了不正。有的写起字来,练习簿放得歪斜,手握笔杆离笔芯削得又尖又长,字体写得又细又小,这些都倒使眼睛调节异常紧张,从而促使近视形成。
2、连续用眼时间过长的因素:
n 看小说很入迷,一看就几个小时,也不休息;甚至走路或在乘车时也看,有的吃饭时也看,躺在床上也看,到深夜11-12点钟才睡觉;这样眼睛疲劳不堪,不但眼睛负担过重,视力也受到了影响,容易发生近视;也会影响身体健康,影响德、智、体全面发展。
n 学习负担过重,上课时间长,没有课间休息,拖堂,等也会造成用眼时间过长,眼睛出现疲劳。
n 由于读书姿势不正确,视距过近,连续用眼时间过长等因素形成近视的约70%以上。
3、学习环境不良的因素:
n 看书写字以及做近距离工作等,都需要适度的照明,但光线太强,眼睛过分受刺激而炫耀不舒服;或光线太弱,书本上照明不足,使眼睛调节负担加重,都会使眼睛容易疲劳而形成近视。
4、观看电视方法不当的因素:
n 在假期,往往一次连续看几个小时之久。有的看完电视,还继续做作业到深夜才入睡,使眼睛日夜处于持续紧张状态;也有的观看电视时距离电视机屏幕过近,室内光线明暗不匀,这些都会增加眼的疲劳,也是容易促使形成近视的重要因素。至于玩电子游戏机,更易形成近视。
n其它因素:
n胎内期的影响。母亲患流感、荨麻疹、风疹、洒精中毒等。
n体质差患上了各种急慢性传染病,营营养不良、体质衰弱,均可诱发近视和促使近视加深发展。
n偏食、多零食会使体内铬元素和维生素B的贮存量减少,形成体内缺铬和缺钙而易诱发近视。缺锌对近视的形成各加深了有一定的关系。
n农药也有可能促进近视眼的发生
眼睛为什么会近视
近视是屈光不正的一种。是远处的物体不能在视网膜汇聚,而在视网膜之前形成焦点,因而造成视觉变形,导致远方的物体模糊不清.
近视的产生原因至今依然不是十分明确,公认的看法是近视是由多种因素导致的。近年来许多证据表明环境和遗传因素共同参与了近视的发生.我补充:外因--长时间近距离看事物,使眼球中睫状肌长时间压迫晶状体而导致晶状体不能复原(比天生厚了),于是发生近视。
遗传因素:研究认为高度近视眼的双亲家庭,下一代近视的发病率较高,近视眼具有一定的遗传倾向已被公认,对高度近视更是如此。但对一般近视遗传倾向就不很明显。
环境因素:近视眼的发生和发展与近距离用眼的关系非常密切。青少年的眼球正处在生长发育阶段,调节能力很强,眼球壁的伸展性也比较大,阅读、书写等近距离工作时,不仅需要眼的调节作用的发挥,双眼球还要内聚,这样眼外肌对眼球施加一定的压力,久而久之,眼球的前后轴就可能变长。每增长1毫米近视就达-3.00屈光度(也就是普通说的300度),当然这种近视绝大多数为单纯性近视,一般度数都比较低,都在6屈光度以下,发病多在青春期前后,进展也比较缓慢,有人把这种近视称之为真性近视,以示与假性近视相区别
近视的形成与饮食有关系,多数近视患者的血钙偏低,维生素A缺乏;多数青少年近视患者的血清蛋白偏低,血钙和血色素也偏低。得了近视后,要多补充维生素A、B、族和钙、铬、锌等微量元素,少吃糖果和高糖食品。糖吃多了,血糖含量增加会引起房水、晶体渗透压改变。当房水的渗透压低于晶状体的渗透压时,房水就会进入晶状体内,促使晶状体变凸,引起近视的发生。过多的吃糖和高碳水化合物,就会使眼内组织弹性降低,微量元素铬的储存量减少,使得眼轴容易变长。另外,吃糖过多,会使血中产生大量的酸。酸与体内的盐类,特别是与钙盐中和,在血液中还原,造成血钙减少,这样就会影响眼球壁的坚韧性,使眼轴伸长,也造成近视的发生和发展。
为什么人会近视?
学家做了一个饶有趣味的实验:让一大一小两只猕猴距电视机一公尺,每天看电视十小时。三个月后两只猴子都近视了,其中小猴子近视为50度。过了三个月后,可怜的小猴子近视居然增加到300度,又过了半年达到了800度。反之,成年猕猴近视度数却没这么高。为什么会出现这样的后果呢?原来,小猴子眼球结构相当稚嫩,眼球器官正处于成长发育阶段,极易引发近视,长时间近距离看电视更加速了近视程度,不知不觉中眼轴拉长变形,同时遭受内外环境的侵扰,眼生态调节失衡,又没有得到相应的预防与治疗措施,结果小猴子在一年之内变成了“深度近视猴”。
小猴子的年龄相当于我们人类6-18岁的青少年儿童,眼科专家通常称之为近视眼的“易感期”。但“易感期”并不是近视的顽固期,如果在这一阶段加强预防、治疗手段、则可以亡羊补牢、将近视扼杀在萌芽阶段
近视按病因分为两大类
1、轴性近视:是指眼轴拉长而屈光力正常,这是最常见的一种近视,高度近视多为轴性近视。
2、屈光性近视:是指眼的屈光力增强但眼轴正常,常见的原因有:
A.角膜弯曲度大,曲率增加,如圆锥角膜。
B.晶体弯曲度增大:早期老年性白内障和某些糖尿病晶体肿胀或屈光间质密度增大,均可使晶体屈光力增加。
C.调节痉挛:睫状肌痉挛,使晶体悬韧带松驰,晶体的屈光度增加,或由眼球挫伤后引起
近视眼按病程进展和病理变化可分为两大类
1.单纯性近视:主要指600度以内的近视,这类近视眼的特点是眼的屈光系统与视网膜两者匹配不正常,而视力明显降低,这类近视眼如果采取正确的治疗是可以取得满意效果的。
2.
病理性近视:主要指600度以上的近视,这类近视眼除了屈光系统异常外,还合并有其他组织的病理改变,如近视性巩膜后葡萄肿、视网膜剥离、黄斑部出血、视网膜萎缩、黄斑变性、玻璃体浑浊和晶体浑浊等。这类近视眼采取治疗后往往得不到较好的效果
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实际上近视的原因比较复杂,影响因素也很多,主要因素大致划分为遗传因素、环境因素和营养体质因素。
1.
传因素。高度近视和遗传有关,多数调查资料的结论是常染色体隐性遗传,因此父代与子代可以不同时出现近视。
2.
环境因素。环境因素主要是近距离作业和不良的作业环境,环境条件是决定近视眼形成的客观因素。比如长期在近距离阅读或近距离工作
影响下,就易产生近视。
3.
地区差异及社会经济因素。这和其生活水平、居住环境及饮食营养均有关。比如农村学生看电视和用计算机的时间比较少,因而近视眼发生率较城镇学生为低。
4.
眼部因素。眼部因素主要指一些眼部疾病所引发的近视。比如先天性白内障、上睑下垂、角膜病变、晶体后纤维增生、视神经病变等,就可诱发近视眼。
达尔文认为眼睛是如何进化来的?
达尔文的眼睛
方舟子
原载《牛顿-科学世界》2002年第1期
九·一一恐怖主义事件以及随之而来的反恐怖主义战争使得“塔利班”的
名字家喻户晓。人人都知道塔利班是一个伊斯兰教的原教旨主义组织,但很多
中国人不知道,基督教同样有原教旨主义组织和信徒。据统计,大约三分之一
的美国人属于原教旨基督徒。原教旨基督徒坚信基督教《圣经》上的每一句话
都准确无误,而且必须从字面上理解,因此他们必然要反对进化论。与自由派
基督徒不同,原教旨基督徒热衷于传播自己的信仰,在美国掀起了一次又一次
的反进化论风波,也热衷于拉人入教。到美国留学的中国人几乎毫无例外都会
遇到传教士,而且以原教旨基督徒为主。由于中国留学生以理工科出身为主,
或多或少学过进化论,进化论也就成了原教旨主义者传教的最大障碍,因此他
们做了大量的宣传,散布了许多谣言、谎言攻击进化论。同时,原教旨基督教
也注意在中国留学生当中培养传教士,一位笔名为“里程”的华人就是其中较
为著名的一位。此君毕业于北京大学生物系,1981年在中国科学院研究生院获
得硕士学位,第二年赴美留学,在1987年获得密歇根州立大学博士学位,在
1992年入基督教,成为活跃的传教士,从1997年开始专职传教,出了一本专门
面向中国留学生的基督教宣传读物《游子吟——永恒在召唤》,在留学生当中
有一定的影响,经常有人向我推荐,试图改变我的信仰。这本书现在也已进入
国内。
这本书用了一章的篇幅攻击进化论,而像一切反进化论的宣传品,充斥了
谎言,其中最大的谎言是关于达尔文对眼睛由来的看法。在其第六章第六节
“自然选择面对的困难”中声称:
“大家都知道,很多生物器官都需要各种恰到好处的配合才能正常发挥功
能。眼睛就是最好的例子。眼睛由眼睑、眼毛、眼膜、晶状体、视网膜等精细
的结构组成,有感光细胞将光刺激转化为电讯号并将它们迅速传到脑部,在脑
的指挥下使眼能迅速和准确地对外界刺激作出反应。眼睛的功能是任何最高级
的照相机无法企及的。但按进化论的观点,眼睛的结构与功能也是一点点地进
化来的。可是,眼睛的各部分以及它与大脑的联系等怎么都那么凑巧地同时进
化到这样准确的程度使眼睛有正常的功能呢?其中任何一部分配合稍差一点,
眼睛就无法起作用。试想,在进化过程中,10%,50%,甚至99%进化程度的眼
睛如何发挥功能呢?眼睛的形成,是很难用进化来解释的。
“达尔文本人对此也相当困惑。在他的著名的《物种起源》一书的第六章
《理论的难题》的“极其完美和复杂的器官”这一节中,他直言不讳地写到,
‘眼睛有调节焦距、允许不同采光量和纠正球面象差和色差的无与伦比的设计。
我坦白地承认,认为眼睛是通过自然选择而形成的假说似乎是最荒谬可笑的。’”
在第七节他又再次重申:
“创造的证据比比皆是,眼睛就是一个好例子。达尔文承认眼睛不可能由
自然选择形成,以致于他发表《物种起源》之后,他一想到眼睛仍感到害怕。
“我个人十分欣赏达尔文这种坦诚的态度,丝毫不隐瞒自己的困惑、烦恼
和惊骇。”
这是一个用断章取义的手法编造的谎言(这也是反进化论者惯用的一个手
法,在他们的笔下,似乎最著名的进化论者都成了反进化论者)。 达尔文在
《物种起源》中的确说了里程引用的那句话,但是那只是用来引入话题的修辞
写法,并非结论。达尔文接下去马上就说:
“然而,理性告诉我,如果能够显示从一个完善和复杂的眼睛到一个非常
不完善和简单的眼睛存在着大量的级别,每一级别都对其拥有者有用;更进一
步的,如果眼睛的确曾发生轻微的变异,而这些变异又能遗传,这是可以确定
的;如果器官发生的变异或改动对处于变化的生活条件下的动物有用,那么相
作者: 进化论密码 2007-3-8 09:19 回复此发言
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2 达尔文的眼睛,反驳一些人关于眼睛不可能进化而来的错误理论
信一个完善和复杂的眼睛能经由自然选择形成,虽然在我们的想像中是难以克
服的,却很难说还是个真正的难题。”(根据《物种起源》第一版。在最后一
版,达尔文在前面还加了一句:“当最初说太阳是静止的,而地球环绕着太阳
旋转的时候,人类的常识曾经宣称这一学说是错误的;但是像各个哲学家所知
道的‘民声即天声’这句古谚,在科学里是不能相信的。”可见达尔文在晚年
甚至认为不相信眼睛是进化而来就像以前不相信地球绕太阳转动一样。)
接下去达尔文就详细地论证了为什么自然选择可以解释完善和复杂的眼睛
是如何进化来的。达尔文的解释,在今天看来,也是无可挑剔的。进化生物学
经过了一百多年的发展,对眼睛的进化已有了非常深入的了解,更超出了达尔
文的想象。
是不是像反进化论者所说的,不完善的眼睛就无法起作用,就不能在进化
中发挥功能呢?当然不是。轻度近视要好过高度近视,高度近视要好过失明,
还能感受亮暗的失明要好过没有眼睛,并不是只有完善的眼睛才有助于生存。
当我们说到眼睛时,马上想到的是人眼,但是并不是所有的动物都长着像人眼
一样复杂的眼睛,而是像达尔文所说的,存在着从非常不完善和简单的到完善
和复杂的许许多多的不同类型,都是其拥有者的生存所不可或缺的:如果它们
的生存不需要眼睛的话,就会完全退化掉,就像生活在黑暗的洞穴的盲鱼那样。
最简单的眼睛功能只能感受光明和黑暗,听上去好像没什么用,但是许多动物
(例如扇贝)就长着这样的眼睛,可以用它来区别白天和黑夜,甚至可用于躲
避敌人(如果周围突然变暗,可能意味着是敌人的身影)。有的简单的眼睛不
会动,只能盯着一个方向看,这也很有用处,比如海底动物可以靠它判断哪里
是海面。总之,复杂程度不同的眼睛适应不同的生活方式。如果你过的是复杂
的生活方式,才需要复杂的眼睛。大多数哺乳动物的眼睛都不能分辨颜色,人
类和其他灵长类之所以长着一双能看到彩色世界的眼睛,是因为这样的眼睛对
靠采摘水果为食的我们的祖先大有好处。同样,蜜蜂为了能分辨花朵,也长着
能感受颜色的眼睛。这种适应性,正是自然选择的结果。
人眼结构图
由于眼睛难以形成化石,我们无法从化石直接了解到眼睛是如何进化的。
但是,正像达尔文在《物种起源》中所作的那样,如果我们把现有动物的各种
各样的眼睛从简单到复杂排列在一起,那么就可以推导出复杂的眼睛是如何一
步步进化出来的。比如,我们可以推测鱼眼是这么进化来的:最初的眼睛只是
一个由感光细胞组成的平面的眼点,只能感受一个方向的光,就像某些原生生
物。接下来,感光细胞凹陷,增加了感光面积,可以感受不同方向的光,提高
了视觉的准确度,而且可以防止感光细胞受损伤。这个凹陷越陷越深,最终成
为理想的半球形,就像扁虫的眼睛。然后,眼睛的开口开始收缩,形成了“光
圈”,差不多在这个时候,眼睛里有了透明的胶状物,避免泥巴进入眼眶内,
进一步保护眼睛,并且固定眼睛的形状。眼睛的开口逐渐收缩,“光圈”越来
越小,进一步提高了视觉的准确度,直到变成了一个针孔照相机似的眼睛,可
以把光线聚焦在感光细胞上,就像鹦鹉螺的眼睛。接下来,眼睛的开口必须用
透明的膜封起来进一步保护眼睛,实际上这一层膜可以在任何时候出现,甚至
可能眼点一开始就有透明膜的保护,而透明膜并不是那么难有的,可以从身体
的其他部分变来(组成人的角膜的蛋白质在人体其他部分也有)。这层透明膜
越来越厚,成了晶状体。为了使成像越来越精确,晶状体将逐渐往里移动,逐
渐变厚,并通过改变组成晶状体的蛋白质比率使它的不同地方有不同密度,以
纠正像差,终于形成了一个复杂的鱼眼。
也许有人会说,就算从一个眼点可以进化出鱼眼,但是这要用多长的时间
才能进化出来呢?进化需要的时间太长了,也是反进化论者攻击进化论的一个
常用借口。为了回答这个问题,在1994年,两位瑞典生物学家尼尔森(D.-E.
Nilsson)和佩尔格(S. Pelger)设计了一个计算模型,计算上面所描述的
从眼点进化出鱼眼需要多长时间。他们的设计思想,实际上与达尔文在《物种
起源》所说的相同:第一、从简单的眼睛到复杂的眼睛存在无数微小的变异。
为了定量计算,他们把每一个微小变异设置为1%的改进(比如长度改变了1%,
蛋白质浓度增加了1%等等),他们算出从眼点到鱼眼共需要1829个1%的改进,
也就是需要1829个步骤。第二、这些微小的变异会影响生物的生存。视觉的微
小改进,会使捕食者更好地发觉猎物,或使猎物更好地躲避捕食者,或者使蜜
蜂能在雾中更快地找到花朵采蜜,这就有了生存优势。第三、这些变异是能够
遗传的。在遗传学上,我们用遗传率来表示某个特征与遗传相关的程度,通常
是用同卵孪生子(他们的基因完全相同)和异卵孪生子比较而测定。遗传率
100%意味着该特征在同卵孪生子中完全相同,而遗传率0%意味着该特征在同
卵孪生子中的相同程度和任意两人一样。我们并不知道眼睛的遗传率是多少,但
是可以参考其他的身体特征进行估计:人的身高的遗传率为79%,坐高为85%,
腿长为77%,臂长为80%,头宽为95%……也就是说,人的身体特征的遗传率
一般来说高于50%。尼尔森和佩尔格将眼睛的遗传率设为50%。显然,这是个
很保守的估计。实际上,在需要做估计时,他们都尽可能地保守,以便让进化
所需的时间尽量地延长,使反对者无话可说。他们的论文的题目就叫做《对一
种眼睛进化所需时间的保守估计》。在做了种种保守的估计以后,代入方程式
计算(群体遗传学有专门的方程式计算一个有优势的遗传变异在生物群体中的
传播时间),结果还是出乎意料:从眼点进化出鱼眼,只需要35万代。以一代
为一年(这是大部分低等动物的情况)计算,也就是说,只需要35万年,这在
地质年代上只是一瞬间。
眼睛实际的进化时间可能比这快,也可能比这慢,这取决于环境压力的大
小和特定动物的生存对眼睛的依赖程度。但是,这个结论是很显然的:眼睛的
进化,要比设想的快得多。动物在地球上已至少有6亿年的历史,这足以使眼
睛进化出非常多次。生物学家在研究了不同动物的眼睛结构之后,发现它们共
采用9种不同的光学结构,而且每一种结构都出现了不止一次。眼睛在动物界
至少独立进化了40次,可能多达65次。
可见,像眼睛这样的复杂器官的由来也是可以用自然选择来解释,并不需
要由上帝来设计。事实上,如果我们仔细研究眼睛的结构,就会发现它并非像
我们想象的那么“完善”,而存在许多“设计”缺陷,甚至是非常愚蠢的“设计”,
任何一个工程师都不会做那样的设计,更不要说上帝了。我们可以用人眼做一
个例子。人的视网膜分成三层:最底下一层是感光的锥细胞和杆细胞,中间一
层由双级细胞、水平细胞等神经元组成,最外面一层是神经节细胞,将眼睛感觉
到的光信号传递给大脑。视网膜的外面还覆盖着一层毛细血管。这完全是个前后
颠倒的不合理的设计。感光细胞应该在最前面感受光线,神经、血管应该放在
后面才对。而按这种颠倒的设计,光要穿过血管、神经才能抵达感光细胞,不
仅光线的质量下降,而且血管的影子会影响我们的视觉,为了克服这些影子,
我们的眼睛必须不断地做细微的运动以扫描整个视野,然后让大脑合并这些质
量不佳的图片,去除阴影,再组成一幅完整的图像。为了传递光信号,视网膜
的神经元要与一束视神经相连,视神经穿出眼球再绕回大脑。由于视神经在视网
膜的前方,它穿过视网膜的那个孔不可能有感光细胞,这样就造成了视网膜上
有一点没法感光,也就是所谓盲点。我们平时感觉不到盲点的存在,是因为大
脑能根据从两个眼睛得到的信息取消彼此的盲点,形成完整的图像。
人眼设计上的缺陷不仅导致了感光的障碍而加重大脑的负担,而且会造成
一系列疾病。由于血管在前方,任何出血或淤血都会形成阴影,而影响视觉。
更严重的是视网膜的固定方式。视网膜的最底层是感光细胞。这是一种很精致
的、有毛的神经末梢,不可能牢固地固定住视网膜,而只是与下面一层色素表
皮细胞(这层细胞的作用是吸收多余的光子)很松地连接在一起。这就使得视
网膜很容易从眼球的内壁脱落。例如,脑袋遭受一记重拳,就可能造成视网膜
脱离,如果不及时治疗将导致永久失明。
复杂的眼睛是不是只能采用这种奇怪的装配方式呢?绝对不是。章鱼
的眼睛就不是倒装的。章鱼的眼睛也是非常复杂、良好的眼睛,可以在近乎黑
暗的深海中发现猎物。章鱼的眼睛和人眼一样是球状的,也有晶状体,但是光
透过晶状体后,就直接聚焦到感光细胞上,而无需先穿过神经、血管。章鱼眼
睛的神经、血管都位于感光细胞的后面,神经直接连到大脑,而无需先穿透视
网膜再往回绕弯。而且,章鱼的视网膜是由下面的许多神经纤维牢牢地固定着
的,不会脱落。
所有脊椎动物的眼睛都和人眼一样,采取的是倒装的方式,如果真有一位
智能设计者,决不会如此愚蠢。但是,如果脊椎动物的眼睛是进化来的,那么
就非常容易理解了,因为自然选择只能在已有的蓝图的基础上做无意识的修改,
而不可能有意识地重新全盘设计。脊椎动物这种奇怪的眼睛结构是怎么进化来
的呢?我们可以和与脊椎动物亲缘关系最近、因而有可能保留了脊椎动物的祖
先特征的文昌鱼做个比较。文昌鱼的神经索是一条空心的管道,管壁上长着有
鞭毛的神经元。在神经索的头端,是一些能感光的神经元,组成了眼点,眼点
下面是传递信号的神经细胞,这就是文昌鱼的“眼睛”。由于这个眼点不是长
在外面,而是长在管内的,它只能感受从另一侧的管壁透过来的光,也就是说
这也是个内外颠倒的眼睛,不过对文昌鱼来说,没有关系,因为眼睛正对着的
那一侧的身体是透明的(好比说我们的后脑勺是透明的),而在眼睛边上神经
索最前端的管壁长着色素细胞挡住光线(这样就只有某个方向的光线能射到
感光细胞,文昌鱼可以借此判断方向)。加拿大生物学家拉卡利(T.Lacalli)
在研究了脊椎动物的眼睛发育过程后发现,脊椎动物胚胎时期的眼睛和文昌鱼
的眼睛非常相似,感光细胞也长在神经索(神经索的前端以后发育成大脑)的
管壁中,其末端虽然不像文昌鱼的那样有鞭毛,但也指向里头。神经索前端管
壁上也长着色素细胞,只不过位置发生了变化,移到了感光细胞的正对面,以
后则与感光细胞贴近、相接,而感光细胞下面的神经细胞则发育成了视网膜的
前面部分。
这个比较告诉了我们人眼是如何逐步进化来的。脊椎动物的祖先像文昌鱼
一样,长着一对位于体内、感光细胞朝向体内的眼点,这对眼点逐渐演变成了
高度复杂的眼睛,但是由于感光细胞一开始就已朝向体内,以后的进化只能在
此基础上修修补补,使得所有的脊椎动物都长着一双内外颠倒的眼睛。这是我
们的祖先留给我们的遗产,而且我们只能一直继承下去。神创论无法合理地解
释为什么上帝要设计出如此古怪的人眼,而进化论却能给出令人信服的答案。
这样,眼睛的由来本来是个进化论的难题,却成了进化论最有力的证据之一。
(D.-E. Nilsson and S. Pelger的论文见:
A Pessimistic Estimate Of The Time Required For An Eye To Evolve,
Proceedings of the Royal Society London B, 1994, 256, pp. 53-58.
关于人眼缺陷及其由来部分参考《进化:一个观念的胜利》(Evolution: the
Triumph of an Idea, by Carl Zimmer),这是最近美国出版的众多进化论普
及读物中较优秀的一本,特此推荐)
若干年后,人类会不会进化成“近视眼动物”
1.内因
⑴遗传素质:近视眼有一定遗传倾向,已被公认,对高度近视更是如此。但对一般近视,这一倾向就不很明显。有遗传因素者,患病年龄较早,多在6.00D以上。但也有高度近视眼者,无家族史。高度近视眼属常染色体隐性遗传,一般近视眼属多因子遗传病。
⑵发育因素:婴儿因眼球较小,故均系远视,但随着年龄的增长,眼轴也逐渐加长,至青春期方发育正常。如发育过度,则形成近视,此种近视称为单纯性近视,多在学龄期开始。一般都低于6.00D。至20岁左右即停止发展。如幼年时进展很快,至15~20岁时进展更速,以后即减慢,这类近视常高于6.00D,可到20D~25D或30D。这种近视称为高度近视或进行性近视或病理性近视。此种近视到晚年可发和退行性变,因此视力可逐渐减退,配镜不能矫正视力。很少在出生时就有近视眼,但有极少数为先天性的。
2.外因
即环境因素,从事文字工作或其他近距离工作的人,近视眼比较多,青少年学生中近视眼也比较多,而且从小学五、六年级开始,其患病率明显上升。这种现象,说明近视眼的发生和发展与近距离工作的关系非常密切。尤其是青少年的眼球,正处于生长发育阶段,调节能力很强,球壁的伸展性也比较大,阅读、收发室等近距离工作时的调节和集合作用,使肯外肌(主要是内直肌)对眼球施加一定的压力,眼内压也相应升高,随着作业的不断增加,调节和集合的频度和时间也逐渐增加,睫状肌和眼外肌经常处于高度紧张状态,调节作用的过度发挥可以造成睫状肌痉挛,从而引起一时性的视力减退。但经休息或使用睫状肌糜烂剂后,视力可能改善在完全恢复。因此,有人称这种近视为功能性近视或假性近视。但巩膜组织在眼外肌的长期机械性压迫下,球壁逐渐延伸,眼轴拉长,近视的程度也越来越深,而且不能再被阿托品等所缓解。特别是青少年时期,不注意视觉卫生,是形成近视眼的直接原因。不注意全身健康更能促使近视眼的发展。
最近有人用、“前瞻性研究”的方法,观察“环境与遗传因素在近视患病中所起的作用。”其法为对于原视力正常的学生,在两年后的随访中对影响近视的各种因素进行分析判断。其结果如在遗传因素方面:父母双方均无近视、一方有近视、双方均有近视的子女中,近视新患病率之比为1∶2.6∶3.8;在环境因素方面:课余阅读时间为1~2h∶3h∶4~5h的近视新患病率之比为1∶2.1∶3.2。因此,遗传和环境是影响学生发生近视的两个重要因素。
另外,从广义上说,大气中微量元素的污染,营养成分的改变和不符合人体工程学要求的教具等,亦为客观因素,且均有影响学生近视发生的报道。但这些因素与看近引起近视相比较,则是次要的。
人类眼睛进化趋势
首先,章鱼属于头足纲,具有强大的视觉,感光细胞丰富,可以看到光的极化平面,且视网膜(感光细胞)在最前方,不容易被阻挡或者脱落,也没有盲点。但它只是为了适应自己在深海,需要感受微光的环境而进化的。而人类的眼睛就其结构来说,属于脊椎动物的眼睛,是在阳光普照的陆地上形成的,虽然有盲点,但是却是进化的奇迹。
人类的眼睛极为复杂—是一个完美的相互联系的摄影系统,由约40个单独的子系统组成,包括视网膜、瞳孔、虹膜、角膜、晶状体、和视觉神经。不可思议的是,眼睛、视觉神经和视觉皮质是完全独立和不同的子系统。然而,它们却能同心协力在一毫秒中捕捉、传输和解读多达150万个脉冲信息。这个任务要几十台完美编程并合作无误的克雷超级电脑才能差不多完成。(引自: 劳伦斯O. 理查兹, 《不能自然发生》,托马斯尼尔森公司,1989年,139-140.)
可以这么说,章鱼的眼睛是深海专用,属于特种仪器,但是它的适用范围有限。人类和脊椎动物的眼睛善于扑捉动态和多彩的画面,应用广,这是生存环境导致的。
因此人只要生存环境不变,眼睛就不会进化成章鱼那样,就现在的情形而言,人眼谈不上进化,甚至在退化。但是人拥有自然界赐予的最宝贵财富——智慧,通过显微镜,望远镜等仪器,人的眼睛借用智慧的产物,基本上不会进化了。进化只会发生在优胜劣汰的自然环境中。
眼睛这么精妙的器官是怎么进化出来的,为何这么完美?
你可能在很多地方都听别人说过,人眼是一个非常精密的光学,我们制造的光学仪器都还没有它精密。甚至有很多反进化论者和传教者会把眼睛单独拿出来说事,证明眼睛这么“神奇而复杂”的器官不可能是进化出来的,只有可能是“某个什么人”设计出来的。
日尔曼民族的特征之一——绿瞳
那么事实果真如此吗?现在就让我们来认识一下眼睛吧,它是不是那么神奇与无法实现?
横向比较
首先说一说,人的视力在动物中算什么水平,是不是最顶级?
当然不是了,相信大家都能猜得到。我们的眼睛在动物中并不算是特别高明的,比如鸟类视力普遍比我们好,它们拥有四色视觉,可以看到紫外线。很多猛禽的视野极长,鹰的视距最高可达36公里,能在很高的天空看到一只奔跑的兔子。相比之下人类的有效视距只有几公里,兔子这么小的东西1公里外就看不清了。
它们付出的代价就是眼球变长了,所以无法转动……
远视能力不行,其实夜视能力也不行,我们的夜视能力被夜行动物吊打的。别的不说,我们养的家猫在夜间的视力比人类好6至8倍,而家猫只不过是一种半夜行动物,而像猫头鹰这样的纯夜行动物,其夜视能力是人类的100倍。但比较尴尬的是我们的眼睛感知色彩的视锥细胞和感知明暗的视杆细胞比例为1:20,视锥细胞仅有600万个,不及千元机的前置摄像头。这个比例倒是不像日间活动的动物,大多数白天视力比较好的动物其视锥和视杆细胞比是从1:12到19:1,人类的视锥细胞无疑太少了。
人眼中的黑夜和猫眼中的黑夜
这种奇怪的配置其实是因为哺乳动物的祖先是小体型的半夜行杂食动物,看起来和今天的老鼠差不多,所以哺乳动物祖先进化的过程中已经失去了感知色彩的能力。哺乳动物们几乎都是色盲或半色盲,而我们灵长类的祖先因为在树上生活,必须要有辨别果实是否成熟的能力,因此又重新“捡”回了色觉,把已经退化的能力又再次进化了出来。因而眼睛就展现出构成与功能矛盾的特点。
现在已发现的最早的哺乳动物,中华侏罗兽
那人类的视觉是不是在动物界被吊打呢?也不是,硬件不够软件来凑,我们拥有全太阳系最强大的大脑,所以综合来说我们的视觉能力还是比较强大的。有一些动物则是不折不扣的“器材党”,比如螳螂虾,它的眼睛拥有12种色觉细胞,可以分辨出包括反射光和偏振光在内的许多人类不能识别的光线,但是它们的视觉神经结构实在是太简单了,甚至没有脑结构,能不能把这些信息好好组合成像都是个问题。
非常鲜艳的体色也和它们的视觉能力有关
人眼结构有重大BUG
现在我们就要介入第二个话题了,眼睛是不是精密的无可替代呢?是不是“神”的设计呢?
如果我们的眼睛真是设计的,那无疑设计者有点不太聪明的亚子。因为我们的眼睛有一个巨大的BUG,而且如果从设计的角度来说简直是小学生都不会犯的错误。不仅如此,甚至比我们眼睛更科学合理的结构同时也存在于这个地球上,证明了这只是一个BUG而已,并不是什么“人类还没有参悟的精妙设计”。
人的眼睛存在盲点,那里看不到东西
医学教材里的解剖图
那为什么那里没有感光细胞呢?又很简单,因为那里是视神经穿出眼球的地方,叫视神经乳头,这就是眼睛最大的bug。
想象一下,你有一台显示器,它需要一根连接到机箱的传输线,但奇葩的是这根传输线非要在屏幕上打一个孔,从正面把线穿出来,这是什么样的憨憨才能想到的设计?没错,我们的眼睛就这样的,视神经在视网膜的上面覆盖着,所以神经汇集之后只好在视网膜上开一个洞,从洞里离开眼球。
这张图可以看到神经覆盖在视网膜之上
这种奇怪的结构有很多缺陷,开个洞姑且不说,反向的结构导致血管覆盖在了视网膜之上,在人剧烈运动后常常可以看到视野上有跳动的现象,那就是血管了,而且而且这种结构还带来一个问题——视网膜固定不牢。按正常逻辑来说感光细胞向光,背部连接神经,下面穿梭以血管,不仅非常完美不用开孔,神经还可以起到加固作用。但是我们的眼睛这种贴反了结构导致视网膜只是贴在脉络膜上而已,所以——我们还非常容易出现视网膜脱落……
重击很容易导致视网膜脱落,所以为了眼睛好,还是少管闲事吧
硬件不够软件来凑
那为什么我们从来都不知道眼睛上有一个大洞呢?而且血管似乎也没有出现在我们的主要视野里,这就是进化能凑合的地方了,虽然眼睛配置低,但是你人类的大脑不是配置很高嘛,那就用算法来弥补好了!比如那个洞,在双眼视物时大脑会用另一只眼睛的图像来弥补,当单眼视物里就直接将那个区域屏蔽掉,认你根本就注意不到自己的视野是残缺的。
眼睛是脑的一部分,从神经发肓学来说
事实上我们的眼睛从来都不是一台摄像机,我们看到的画面全部都是经过大脑加工处理之后的(因为大脑的加工权限太大,所以有些时候脑机能出现问题时会出现幻觉——加工过头了),这种加工是非常必要的,潜意识将有用信息和需要重点关注的区域都标记出来了,这样你有限的精力就可以放在对生存有意义的地方。
柱子的影子是画出来的,不信你看这个人胳膊的影子方向
几乎每个人都看过各种各样的错觉图,有人说这是大脑在欺骗你,这种说法真是太辜负大脑了。比如下面这张图,这就是大脑在对明暗进行亮度矫正造成的,如果我们不能一眼认识到“这其实是在影子下的同一个颜色”,那生存将会变得非常艰难,绝对的数值其实才是误导,自然界才不会出现这种情况。所以脑对图像的处理是漫长的进化给我们留下的宝藏。
静态图版本
用脑的强大算力补充眼睛的不足还有一个例子。之前我说了我们的色彩感觉细胞很少,那么为什么我们看东西还挺清楚的呢?其实你如果有心就会注意到,我们只有视线注视的区域才是清楚的,其他区域全都是模糊的。这是因为我们的视网膜上有一个名为“中心凹”的区域,几乎所有的色觉感光细胞都集中在了那里,而且为了保证成像,那个区域甚至连一根血管都没有,只靠脉络膜来供给能量和氧。
那个黑色中的亮点就是中央凹
中心凹非常小,只有人视野的5°,把你的手伸直了话大概就是两个大拇指的宽度。所以当我们看比较大的物体里就需要用视觉中央将物体扫描一遍,然后在大脑里构图成像。那些比较大的物体形象都是用小的清晰图像“拼”出来的,没想到吧!还好我们的眼球转动速度很快,定位也比较精准,这其实也是为了配合人脑的算力而进化出来的。
谁的眼睛最合理
脊索动物三大主要特征,人类胚胎发育时也有鳃裂的
那……谁的眼睛结构是合理的呢?很不幸,代表所有高级动物的脊索动物门全军覆没,从鱼到鸟到蛙到兽一直到人类,我们的视网膜都是反的。脊索动物顾名思义,就是拥有一条贯穿身体的神经纤维组织,在人类身上体现出来的就是我们的脊椎。动物共有43个门,但体型复杂且较大,在我们看起来比较有趣的动物几乎都是脊索动物。占整个现动物种数的80%的节肢动物因为其外骨骼结构,眼睛无法进化成光学对焦的形状,所以使用的是复眼,这样种结构非常粗糙,无法成清晰的像。
这是一只乌贼,当然它也是头足纲的
那还有什么比较复杂的动物拥有结构良好的完美眼睛呢?答案是软体动物门的头足纲动物,这类动物的代表就是章鱼,是的就是这种没有脊椎八条腿的家伙,虽然很不甘心,但是它们的眼睛和我们的祖先是分别进化出来的,所以走了一条正确的道路。这也反映了进化的粗糙,进化的路上一但出了错就没有完全纠正的可能性,只能在原来的基础上修修补补。
小学生也不会犯的错误,不是吗
错误之源
那我们的祖先为什么会出错呢?我们先看看下面图片里这种鱼。
大鳍后肛鱼(Macropinna microstoma)俗名管眼鱼
怎么样,它那透明的脑门是不是很神奇,现在我问一个问题,它的眼睛在哪儿?是嘴巴上面那两个吗?看起来有一点忧郁的小眼睛?不是的,那其实是它的鼻孔……它的眼睛其实是脑门里那两个绿色的,方向永远向着上面的东西。
文昌鱼
这也就是脊索动物共同祖先眼睛长反了的原因,因为它的眼睛是长在身体内侧,隔着透明的身体组织向外感光的,现在我们的世界上还存在着一种结构非常古老的动物叫文昌鱼,它们的身体完全透明,甚至没有进化出下巴,眼也是非常简单的感光点,这有助于我们对5亿年前脊索动物发源的研究。
眼点,非常原始的眼
文昌鱼的眼就是在头部内,没有外眼结构,而且因为眼是由发育成脊椎的神经脊细胞发育而来(所以说眼其实是大脑的一部分,而不是一个单独的器官),这个结构的组织是细胞层以内翻闭合而成形的,所以文昌鱼的眼形成了一个左眼看右,右眼看左的奇异结构。因为整个组织都是透明的,这倒也无伤大雅,而且因为那时的动物结构普遍非常简单,这样一个看不太清的眼睛也算是够用了。
左右相反的源头
但是随着进化的逐渐推进,身体变得越来越不透明,这种结构就无法继续正常工作了,进化必须要再次改变。这一过程会在动物的胚胎发育过程中重演,我们通过观察鱼类胚胎眼睛的发育过程就可以了解到到底发生了什么:长有感光细胞的组织再次向内卷曲,形成一个单独的外眼结构,从这时候开始,就是左眼看左,右眼看右了,视网膜也就反了过来,错误也就是从这时候开始的。
眼睛进化过程模拟图
斑马鱼的眼睛发育过程
所以,以后如果再有人跟你传教或者反进化论,你就把这篇文章拿出来和他过两招,为此我建议你收藏本文,以备不时之需。
这就是我们凑和且够用的眼睛,也是让我们看清宇宙繁星的第一对眼睛;在人类掌握人造眼技术之前,我们还是得好好保持这双眼睛呀(不过我必须说一句,眼保健操对保护眼睛一点用都没有)
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