生命的三原色

2022-06-16 22:41:0406:39 1799
所属专辑:赛德方舟
声音简介
文|方舟子
人类对色彩的研究,可以追溯到两位科学之父:物理学之父牛顿和化学之父道尔顿。牛顿在十七世纪中叶首先发现,通过三棱镜的折射,白色的阳光变得象彩虹一样色彩斑斓,也就是说,白光实际上是由几种不同颜色的光组成的混和光。到了十八世纪,科学家们已经知道,由红、蓝、绿三种颜色的不同搭配,就可以组成人类所能感知的所有色彩,如果把这三种颜色的光等量混和,就变成了白光。这三种颜色,因此被称为三原色。
1774年,道尔顿宣布从他和其兄弟身上,发现了红绿色盲:他们的颜色世界不是由三原色组成的,而只是由黄、蓝两种颜色组成的。他们看不到红色和绿色。进入了十九世纪,物理学家托马斯·杨提出了一个大胆的假说,认为所谓三原色,乃是因为人类具有三种独立的感光机制,而色盲就是因为其中一种或两种机制失灵。随后对色盲的研究验证了这个假说。尽管存在着许多种色盲,研究的结果表明它们都是由于不能感觉红、蓝、绿三原色中的一种,其中以红、绿色盲最常见。
这个假说,最终被现代生物学完全证实。
原来,在脊椎动物的视网膜,存在着两类感光细胞,根据其形状,我们分别称为杆细胞和锥细胞。杆细胞是用来感觉光的强弱的,感觉不了色彩。
这种细胞只在光线微弱时才起作用,在白天光线太强时,杆细胞会失活,在黑暗中才逐渐恢复。锥细胞则相反,是用来感觉颜色的,只有在光线较强时才会起作用。如果你从较亮的地方走进黑暗中,会突然觉得失明,就是因为这时候锥细胞已不起作用,而杆细胞要过几分钟才能开始有功能。
对于那些只在白天活动而在夜间睡大觉的动物,比如说松鼠,它们只有锥细胞而没有杆细胞;而那些昼伏夜出的动物则相反,只有杆细胞而没有锥细胞。人类的杆细胞远多于锥细胞,大约有一亿多杆细胞和六百万锥细胞(这些细胞的受体占据了人身上所有受体的百分之七十,视觉对人的重要性由此可见),但是杆细胞只分布在视网膜的周围,在中心处则没有,而锥细胞则集中在视网膜的中心处,因此平时主要是锥细胞在起作用。在黑暗中,你如果直接盯着一样东西看,光线落在视网膜的中心,可能看不清,如果斜着眼睛去看,让光线落在杆细胞集中的视网膜边缘,反而看得清。早在我们发现杆细胞和锥细胞之前,天文学家就已经知道用这种办法去观察亮度很低的星星了。
杆细胞只有一种,但是锥细胞却有三种,分别有红、绿、蓝三种色素(视蛋白质),感受红、绿、蓝三种光,产生的神经信号被传递到大脑,我们就看到了一个色彩缤纷的世界了。如果有哪一种锥细胞不存在或有缺陷,在你的视觉世界中就少了一种原色。
这三种色素,以及杆细胞中的视紫红素,是由不同的基因表达的。几年前,这些基因都被发现了。四种色素基因位于三个染色体上,视紫红色和蓝色素基因分别位于三号和七号染色体,而红、绿色素的基因则连在一起,都位于X性染色体上。大家知道,男性只有一个X染色体,它一出了毛病就会表现出来,不象女性有一对X染色体,一个出了毛病还会被另一个掩盖过去,因此红绿色盲是一种性连锁遗传病,在男性中要比女性多得多。
红色素基因和绿色素基因的序列非常相似,有98%相同,很显然,它们是从同一种基因进化来的。实际上,四种色素基因都存在一定的相似性,计算表明,它们是在大约5-10亿年前由同一种基因进化来的,而红、绿色素基因的分化则比较晚,在3千-4千万年前才发生。也就是说,在3千-4千万年前,眼睛还没办法区分红、绿色,大家都是红绿色盲。
出乎意料的是,男性中绿色素的基因数目并不是固定的,对大多数男性来说,有两个绿色素基因和一个红色素基因,即这两种基因的比例是2:1,但是比例是1:1或3:1的也并不罕见。这两种基因比例的不同,导致男性对红、绿两色的感觉存在着变异。这种变异的存在,是不是表明绿色素基因正在进化成两种新的色素基因呢?那样的话,我们就会有四原色,而一个四原色的世界会是什么样的呢?
1997.2.14.

用户评论

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李仁为美

几乎所有的爬行类、鸟类是四色视觉+夜盲。 几乎所有的哺乳乳动物(灵长类除外)是双色视觉(红绿色盲)+夜明。 几乎所有灵长类是三色视觉+夜弱。 眼睛容积有限,四种辨色椎细胞+一种杆细胞,这种多些,那种就少些。 哺乳动物是从受恐龙压制的夜行小不点儿演化而来,一是为了适应夜间低温而进化出恒体温,二是夜视的杆细胞数量多,辨色椎细胞只留两种。 灵长类为辨别成熟的红果,进化出三种辨色椎细胞,代价是夜视的杆细胞数量减少。人的夜视力比不过猫咪

皂角子

建议:把红灯改成红叉,绿灯改成绿箭头;红绿色盲可以开车,全色盲不能开车

佚名不深藏

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