提高视力的秘诀是什么?只要补充氧气(和数百万年的进化)。

当我们看一幅画时，它的颜色和图像以光波的形式进入我们的眼睛。多亏了我们眼睛后部的视网膜组织，梵高的《星夜》中充满活力的黄色和微妙的蓝色被转换成电信号，让我们的大脑来解读。

我们眼睛的这个非凡部分实际上是我们脑组织的延伸。就像我们的大脑一样，视网膜需要大量的氧气才能正常运作。

最近，一项由国际合作的研究人员发表的研究揭示了稳定的氧气供应对厚视网膜的进化有多么重要，从而改善视力。

研究人员发现，4.25亿年前，你的祖先是一条视力一般的鱼。直到它进化出新的方式让氧气进入视网膜，它的视力才得以改善。

东北大学海洋与环境科学教授h·威廉·德特里奇说:“我们发现，在大多数脊椎动物的祖先中，视网膜很可能很薄，供氧也相对不足。”“随着物种的进化，当视网膜厚度增加时，总是伴随着几种改善视网膜氧传递的机制之一。”

H. William Detrich是东北大学理学院的海洋和环境科学教授。Matthew Modoono/东北大学拍摄

研究人员收集了世界上87种脊椎动物视网膜厚度和氧气输送机制的信息，并研究了它们之间的进化联系。他们发现，在进化过程中，有几种独特的方式为视网膜带来了氧气，而任何具有良好视力的脊椎动物都至少表现出了其中一种。

大约2亿8千万年前，当今天的大陆还在一块我们现在称为泛大陆的巨大陆地上被挤压在一起时，这些变化首先出现在鱼类身上。

血红蛋白是红细胞中与氧结合的蛋白质，它的突变使它对酸极其敏感。当血液变得稍微有点酸的时候，变异的血红蛋白就会释放出它所持有的大部分氧气。

在视网膜后面的一层被称为脉络膜的眼睛里，毛细血管网逐渐形成。这个网络被称为rete mirabile(拉丁语中“奇迹网络”的意思，Detrich说)，它维持着一个微酸性的环境。当血液通过它时，氧气被迫从血红蛋白中出来，以高浓度扩散到视网膜中。

这些变化伴随着鱼的视网膜变厚和眼睛变大。氧气的流入使鱼的眼睛能够维持更多的细胞，帮助它们在图像中分辨出更细微的细节，并在弱光下看得更清楚。

尽管脉络膜细胞仍然在今天的鱼类中普遍存在，但它从未在陆地脊椎动物中进化过。相反，这些动物进化出视网膜内部的毛细血管网络，或者就在它前面，为视网膜细胞提供更直接的氧气。但德特里希说，这个解决方案是一个折衷方案，因为血管可能会通过散射入射光来干扰视力。

研究人员发现，这些机制在进化史上经历了多次进化和消失。一些动物，比如墨西哥盲穴鱼，适应了视力不那么重要的环境，失去了一些能给眼睛带来氧气的突变。大约1亿年前，当古代哺乳动物开始在日光下活动并更多地依赖视觉时，它们的视网膜内和周围就进化出了更多的毛细血管。

Detrich研究了几十年的南极冰鱼是一个特例。在一次进化事故中，它们失去了红细胞和血红蛋白，不得不适应。

“冰鱼中没有血红蛋白意味着它们不能利用脉络膜细胞为视网膜提供氧气，”Detrich说。“如果这些鱼要维持正常的视网膜疾病，就必须进化出另一种供氧机制。”

当Detrich在南极洲探险时，他收到了该研究的第一作者Christian Damsgaard的一封电子邮件。达姆斯加德想把冰鱼和其他几种南极鱼类纳入研究，但没有任何高质量的标本。

“我回信说，‘嗯，我当时正好在南极洲。我们可以纠正这个问题。

Detrich和他的团队收集了五种鱼类的新鲜标本和血样:两种是冰鱼，三种是从未失去过红色血液的南极鱼类。

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研究人员发现，尽管失去了携带氧气的血红蛋白，但这些冰鱼的视网膜和其他南极物种的一样厚。为了给眼睛提供氧气，冰鱼在视网膜前形成了广泛的毛细血管网。

“这是一个特别有用的方面，”Detrich说。

冰鱼奇特的进化扭曲有助于形成一个更大的图景，将稳定的氧气供应与更好的视力联系起来。结合对世界上其他脊椎动物的分析，它让我们更好地从根本上理解我们的眼睛，以及其他所有脊椎动物的眼睛是如何形成的。

“这确实提高了我们关于眼睛进化的知识水平，”Detrich说。“我们的研究是综合我们对脊椎动物眼睛理解的最全面的尝试。”

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