深海，一個(gè)寒冷、幽暗且承受著巨大物理壓力的荒蕪之地。生命總能在那樣的絕境中覓得一線(xiàn)生機(jī)，并演化出地球上最為奇詭的生物形態(tài)。

由于深海生物長(zhǎng)期處于近乎全黑的生存環(huán)境，它們的視覺(jué)器官進(jìn)化得極具科幻色彩：龍魚(yú)擁有漆黑而空洞的眼眶，巨型魷魚(yú)的眼球碩大如盤(pán)，而望遠(yuǎn)鏡魚(yú)則生出一雙呈桶狀向上凝視的怪眼。這些特化的構(gòu)造只有一個(gè)目的：捕捉深海中殘留的微弱陽(yáng)光，或探測(cè)生物發(fā)光所產(chǎn)生的稀疏光子。

有趣的是，這些深海居民并非生來(lái)就屬于黑暗。它們通常在海洋的“暮光帶”（約50米至200米深處）開(kāi)始生命旅程。這片較淺的水域既能提供豐富的浮游生物作為食糧，也為這些脆弱的新生兒提供了規(guī)避深海大型捕食者的天然庇護(hù)所。

最近，我們?cè)凇犊茖W(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究揭示，深海魚(yú)類(lèi)幼體進(jìn)化出了一種前所未有的視力增強(qiáng)機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)不僅解釋了它們?nèi)绾卧谖⒐猸h(huán)境中生存，更挑戰(zhàn)了科學(xué)界對(duì)脊椎動(dòng)物視覺(jué)系統(tǒng)的傳統(tǒng)認(rèn)知。

在傳統(tǒng)的生物學(xué)定義中，脊椎動(dòng)物眼睛后部的視網(wǎng)膜主要由兩類(lèi)感光細(xì)胞構(gòu)成：視桿細(xì)胞負(fù)責(zé)在暗光下捕捉輪廓，視錐細(xì)胞則負(fù)責(zé)在強(qiáng)光下分辨色彩與細(xì)節(jié)。

當(dāng)光線(xiàn)環(huán)境在明暗之間切換時(shí)，視網(wǎng)膜內(nèi)的這兩類(lèi)細(xì)胞會(huì)緩慢調(diào)整位置。這也正是為什么在深夜突然打開(kāi)電燈時(shí)，你會(huì)經(jīng)歷短暫的“失明”，因?yàn)槟愕囊曈X(jué)系統(tǒng)尚未完成從視桿細(xì)胞向視錐細(xì)胞的切換。

通常而言，日行性脊椎動(dòng)物的視網(wǎng)膜以視錐細(xì)胞為主；而深?；蚨囱ㄉ餅榱诉m應(yīng)幽暗環(huán)境，往往會(huì)舍棄視錐細(xì)胞，轉(zhuǎn)而進(jìn)化出高密度的視桿細(xì)胞。

處于明暗交替邊界的“黃昏視覺(jué)”對(duì)生物而言簡(jiǎn)直是一場(chǎng)災(zāi)難——此時(shí)光線(xiàn)既不足以激活視錐細(xì)胞，對(duì)視桿細(xì)胞而言又顯得過(guò)強(qiáng)。深海魚(yú)幼體究竟是如何克服這兩種感光細(xì)胞的生理局限，在如此尷尬的光學(xué)環(huán)境中存活乃至繁衍的？

為了揭開(kāi)深海魚(yú)苗視覺(jué)的奧秘，研究團(tuán)隊(duì)前往紅海采集樣本。我們利用精密的細(xì)網(wǎng)眼漁網(wǎng)，從海面一直拖曳至200米深的暮光帶。

我們成功捕獲了三類(lèi)具有代表性的魚(yú)苗：龍魚(yú)科的燈魚(yú)、斧頭魚(yú)，以及燈籠魚(yú)科的瘦頰燈籠魚(yú)?？蒲羞^(guò)程并非易事，盡管深海魚(yú)常被賦予“巨獸”的藝術(shù)想象，但實(shí)際上它們成年后也不過(guò)拇指大小，幼體則更是僅有幾毫米長(zhǎng)且極其脆弱。

我們采用了多維度的研究策略：首先利用高分辨率電子顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)；其次分析視網(wǎng)膜在生長(zhǎng)過(guò)程中的基因表達(dá)，確定激活視覺(jué)功能的特定序列；最后通過(guò)計(jì)算機(jī)建模，模擬這些視覺(jué)蛋白能感知的精確光波波段。

得益于深海研究界的全球協(xié)作，我們得以匯集多次科考探險(xiǎn)獲取的珍稀標(biāo)本，最終拼湊出一幅關(guān)于這些神秘動(dòng)物視覺(jué)發(fā)育的完整圖景。

一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，教科書(shū)上的鐵律是：脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜發(fā)育遵循固定的順序，即先形成視錐細(xì)胞，后形成視桿細(xì)胞。但深海魚(yú)類(lèi)的幼體卻徹底打破了這一“規(guī)則”。

我們的研究發(fā)現(xiàn)，深海魚(yú)在幼蟲(chóng)時(shí)期主要使用一種極其罕見(jiàn)的“混合型感光細(xì)胞”。這些細(xì)胞在外觀上呈現(xiàn)為視桿狀，但在分子運(yùn)作機(jī)制上卻完全是視錐細(xì)胞的內(nèi)核。這種雜交細(xì)胞兼具了視桿細(xì)胞的高靈敏度和視錐細(xì)胞的高反應(yīng)速度。

在大多數(shù)物種中，這種雜交細(xì)胞只是一種過(guò)渡性的生存策略。隨著魚(yú)類(lèi)發(fā)育并遷徙至更黑暗的深海，這些細(xì)胞會(huì)被正常的視桿細(xì)胞取代。終生生活在暮光帶的斧頭魚(yú)則是個(gè)例外，它們即便在成年后仍保留著這種“視桿狀視錐細(xì)胞”，并圍繞這種獨(dú)特的細(xì)胞類(lèi)型構(gòu)建了整套視覺(jué)系統(tǒng)。

這并非對(duì)現(xiàn)有視覺(jué)系統(tǒng)的小修小補(bǔ)，而是在脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜進(jìn)化之路上開(kāi)辟出的一條截然不同的蹊徑。

在幽暗且渾濁的中層水域中，視覺(jué)的微小差異往往決定了生與死的界限?！耙晽U狀視錐細(xì)胞”的意義在于它兼具了兩者的演化優(yōu)勢(shì)：它既擁有視桿細(xì)胞捕捉極微弱光線(xiàn)的能力，又保留了視錐細(xì)胞在面對(duì)強(qiáng)光刺激時(shí)不至于過(guò)載失明的韌性。

對(duì)于一條體長(zhǎng)僅幾毫米的幼魚(yú)來(lái)說(shuō)，這種視覺(jué)機(jī)制可能就是它能提前發(fā)現(xiàn)捕食者并及時(shí)遁逃的關(guān)鍵。

長(zhǎng)期以來(lái)，生物學(xué)傾向于將自然界歸納為界限分明的類(lèi)別。但深海魚(yú)幼體告訴我們，視桿細(xì)胞與視錐細(xì)胞之間的鴻溝并非不可逾越。它們?cè)诤Ｑ笊钐幥娜桓膶?xiě)了眼睛的構(gòu)造規(guī)則，提醒著我們生物進(jìn)化的復(fù)雜性與無(wú)限可能：生命永遠(yuǎn)無(wú)法被簡(jiǎn)單地歸類(lèi)。

法比奧·科爾特西，澳大利亞研究理事會(huì)未來(lái)研究員，任職于昆士蘭大學(xué)理學(xué)院，專(zhuān)注于海洋生物視覺(jué)演化研究。

莉莉·福格，赫爾辛基大學(xué)赫爾辛基生命科學(xué)研究所博士后研究員，主要從事深海生物生理學(xué)研究。