人類進化史為什麼保留了色盲基因?
色盲在靈長類哺乳動物界也存在嗎?猴子、狒狒、猩猩等。
有無考古發現古人類、類人猿有色盲症?
人類進化茹毛飲血時代,色盲應該很容易在野外被毒死,為什麼保留了此基因?補充下一樓討論帖衍生的問題:林釗文
借這個問題好奇的問一下,為什麼夜間活動的哺乳動物大多沒有進化出感受紅外光的能力。有紅外感知的哺乳動物好像只有一種蝙蝠。
這個問題問得有點問題,不過還是先解釋一下色盲背後的進化原因吧。
人類的色盲分為全色盲和紅綠色盲。其實全色盲並不多,而紅綠色盲比例很高,高到我們體檢都要查一下你是不是紅綠色盲。這個比例具體說是8%,遠高於一般的基因遺傳病。為什麼呢?這與我們彩色視覺能力的進化有關。
對於恐龍等爬行動物來說,世界是彩色的。它們的視網膜上有四種不同的彩色視蛋白,分別對紅、綠、藍、紫不同波長的光線最敏感,彼此也有重疊的波譜範圍,交叉在一起,覆蓋了人類的全部可見光範圍。所以它們能分辨所有不同的顏色。
哺乳動物最初進化出現的時候,恐龍還沒進化出來呢。不過天下仍舊是爬行動物的,它們是恐龍的祖先。爬行動物巨大而且數量眾多,生殖能力極強。胎生的哺乳動物難以與之抗衡,只好選擇了夜間活動。因為爬行動物是冷血動物,夜間體溫下降,活動能力也大大下降。
進化從來不保留無用的東西。在夜間,彩色視覺基本沒用,所以哺乳動物丟失了綠和藍兩種顏色的視蛋白,而進化出了對運動物體更敏感,更適於夜間使用的灰度視覺。紅和紫在光譜是位於可見光的兩端,離得太遠。於是,作為一種補償,哺乳動物的紅色視蛋白向短波方向偏移了一些,到了黃色區域。
當靈長類出現以後,它們懂得食用果實,以更高效地獲取能量。成熟的果實才甜,糖分才高。如果比別的同類更能發現成熟的果實,無疑是一種生存優勢。於是,靈長類在進化中重新獲得了彩色視覺。它們的黃綠色視蛋白(曾經是紅色視蛋白)進化出了一個副本,而這個副本向紅色方向偏移,使靈長類能夠區分紅綠兩色。
但是,這樣的配置雖然可用,卻不是優良的配置。人的紅色視蛋白與綠色視蛋白最敏感波長的差只有30納米,而全可見光波譜寬約200納米。所以人類在某種意義上天生就是色弱。
更糟糕的是,人的紅色視蛋白來源於綠色視蛋白基因的偶然倍增,所以這兩個基因是挨在一起的,同樣位於X染色體上。這種情況很容易導致其中一個基因失效,也就形成了紅綠色盲。這就是8%的高發病率的原因。所以說,人類並沒有色盲基因,而是由於人類的彩色視蛋白基因的配置讓人類很容易得紅綠色盲。
以上這些都有分子生物學的證據,是建立在對各個物種的視蛋白進行測序及進化分析之後得出的結論。
同樣的原因,咱們的靈長類近親們也是色盲的高發物種。
至於說為什麼紅綠色盲沒有被進化所淘汰,大概是由於靈長類是群體活動的。在同一群體中的個體有互助意識。這極大地降低了紅綠色盲在發現紅色果實這件事情上的生存劣勢。而人類一旦進入文明社會之後,紅綠色盲的生存劣勢就進一步降低了。雖然我沒有查到這方面的數據,但有理由相信,靈長類動物的紅綠色盲比例應該比人類要低一些。我是紅綠色弱,其實我感覺優勢很大啊!當年有一隻很漂亮的變色龍藏在一堆葉子中,我一抬頭就發現它了,喊老婆來看,老婆愣是找了好久都沒發現,深深的BS一下。
傳說在一戰中,沒有夜視設備,英軍晚上派出的偵查員都是色弱色盲,正常人晚上視力很差的。
還有一個事,晚上開車走高速,我喜歡開近光燈,感覺看的很清楚,開遠光燈反而覺得晃眼。晚上的速度能和白天保持一致,按最高限速跑。一點都不累。有一回,晚上跑高速,副駕駛上坐的人問你怎麼不開遠光燈,我說看的很清楚,時速140.他說眼前一片黑黑的。
在暗的時候,色弱的灰度視力很強,一旦光線亮了,轉為彩色視力,反而容易晃眼。
我覺得,沒被進化KILL掉就是因為有用。
最後深深的吐槽一下當前駕駛員的體檢項目,為何一定要測色盲,開車除了要看紅綠燈你告訴我第二個需要用的上辯色力的地方。
要解決紅綠燈的問題很簡單,很多國家都這麼做的,豎著放信號燈,從上到下紅黃綠,橫著放從左到右紅黃綠,色盲不是傻子,連順序都記不住的會選擇開車?
當然,還是希望從立法角度解決這些問題,色弱色盲在社會上總體是受歧視的。
高票答案狗尾續貂了。
我就是色弱。
看紅綠燈沒問題,日常生活沒問題,你考我顏色沒問題。
就是看不出來檢查圖。
我自己也想了好久,可能是這樣:日常,自然界中純色的物體比較少,就是達到純色,亮度,光滑度也會有差別。所以色弱並不會導致分不清熟蘋果和生蘋果,不信你可以買二斤蘋果給我試驗一下,所以色弱並不致命。甚至你和色弱的人生活個幾十年才會驚訝的發現,哇,你是色弱啊。我要不告訴別人,別人壓根不知道我色弱,除了拿出小本本的醫生。
色盲的生活,我不了解,也非專業人士,不瞎揣摩了。
另外,我有2個視覺強項,1.夜視能力,沒有路燈走夜路也OK,凡是一群人走夜路,必是我打頭。2.環境光強劇烈變化時,我適應的快一些。不知道這些是不是老天給我的一點補償。個人主觀感受,供專業人士參考。
還有人關注到我的答案,就再補充一下:
————————說一點生活中的實例吧。我家有一顆杏樹,杏子小時候是綠的,嫩綠,熟了是黃的,就是傳說中的杏黃。二逼題主會說,熟杏是紅的呀紅的呀,高票答主會說就是啊就是啊,看不毒死你。嗯,有紅色的杏,但是和生熟無關,而和曬太陽有關。也就是存在紅色的生杏。對於我來說,紅色的杏和綠色的杏,就像月亮和太陽一樣區別明顯。但是,分辨黃色的杏和綠色的杏反而有困難,除非是放在手裡細看,而掛在樹上一片望過去就費勁了。那我吃不到熟杏了?尼瑪,我不會捏一下軟不軟嗎?還有就是挑個頭大的也沒錯。
————————西紅柿,也有紅黃綠等很多顏色,對於我來說沒有分辨難度。西紅柿的黃和杏黃又不一樣了。
————————看對聯有點困難,但問題不大。紅色在我心裡是一種暗淡的顏色,黑色更別提了。字有金邊的對聯,你懂我。
————————紅彤彤的太陽,這種說法不太能引起我的共鳴。明明就是金黃色的。隨便你們怎麼說,太陽就是金黃金黃的,早中晚都是。哈哈哈哈。
有不服的,每月初一晚上墳地約架,不許帶手電筒。
繼續補充:
說點個人經歷。高考:體檢作弊了,本來體檢也不嚴格,前面的人答的時候我記住了。大學入學,也是照搬老方法,誰讓醫生懶到不想翻頁。研究生入學,我想了想,老子學的東西和視覺異常有毛的關係啊,我直接和醫生說「我看不出來」,後來證明沒有任何影響。現在工作了,每年體檢都要檢查視力,還要看小本本,直接拒檢,誰讓我花錢了呢。考駕照,我自己知道自己看紅綠燈沒問題,報駕校的時候就和收錢的人說了,駕校的人指著牆上掛曆的大紅花,問我什麼顏色,,,當然答對了,她說,沒問題,測試的時候你只說自己看不清不要承認自己有問題;測試的時候,比其他次都嚴肅認真,我也沒想作弊,按照既定流程,在駕校護航下,大概看到第三張還是第四張的時候我說是個圓,醫生還是望著我,駕校的人捅了我一下,問:還有呢?我再一看,哦,還有個三角,醫生說指一下,我就用手指描了一下,然後醫生就蓋章了。這不算作弊吧。
遊戲一般不擅長,像評論哥們說的祖瑪,球球顏色多起來就蒙逼了。
曾經很想做法醫,知道醫生不能是色弱,但是不知道法醫要不要色弱。後來大學開選修課,還專門選修了法醫,問老教授,色弱能學法醫嗎?老教授顫顫巍巍的說:我們招生是不限制的,但是用人單位是否限制,我不知道。
好吧,你都不知道,我還能問誰。算了,不打擦邊球,別到時候因為一個色弱法醫破不了案,害人害己。不學了,安心擼代碼。
簡單看了下高票答案,還沒有看到講色盲的生存優勢的。
我在專欄里寫過一篇文章,這裡面有一小節就是講色盲問題的。我直接引用過來:
著作權歸作者所有。
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作者:徐馳
鏈接:吹水人類學:向石器時代找原因 - 徐馳的雜貨鋪 - 知乎專欄
來源:知乎3,為什麼色覺異常(色盲)的出現頻率這麼高?
色覺異常(色盲)是最常見的遺傳缺陷,大家身邊肯定都有。它的發生率在男性中是5%或者更高,女性在1%以下。咱們高中時候就學過,紅綠色盲是X染色體隱性遺傳的,女性有兩個X染色體,只要有一個是正常的,就會有正常色覺;男性只有一個X染色體,所以如果這個染色體攜帶色盲基因,就會是色盲。
動物的色覺感知能力來源於視網膜上含有不同色素的視細胞,這些不同的色素感知不同顏色的光線,將其轉變為電信號傳入大腦。視細胞的種類越多,顏色感知能力越強,看到的世界越五彩繽紛。爬行動物與兩棲動物有4或5種視細胞,看到的世界至少與人類一樣多彩;但到了一般的哺乳類,就只剩下兩種視細胞了,只能區別從藍紫色到綠色-黃色這一區域的顏色。這可能是因為早期的哺乳類多是素食者,食物大多是綠色的;也有可能因為早期的哺乳類多是穴居的,生活環境多為微光環境,對色彩辨別的需求減弱,所以色覺細胞退化了。
到了靈長類,又進化出了第三種視細胞,開始具備了對紅色的感知能力。這很可能是因為靈長類的食物以果實為主,具備了感知紅色的能力就能很輕鬆地從綠葉中發現紅色的果實,從而具備生存優勢。這樣的色視覺系統一直傳遞到了人類。
那為什麼人類男性中還是存在5%左右的色盲呢?紅綠色盲是最常見的色盲類型,細分為紅色盲和綠色盲,這裡就不展開細講其區別了,總之就是對紅色和綠色的分辨有問題,要麼看紅色為非彩色,要麼看綠色為非彩色。這樣的特性為什麼沒有被自然選擇淘汰呢?
答案要從原始人時代找。研究發現,色盲的人雖然對顏色認知比一般人差,但是他們在黃色-棕黃色區間的色彩感知敏銳度要遠超一般人,一般人看起來一樣的兩種黃棕色,他們能看出區別來。這個特性有助於識破獵物的偽裝,在草叢中、樹林里發現獵物。因此,對於主業為狩獵的男性原始人來說,這種色覺異常反而是一種優勢,讓他們能打到更多的獵物--&>在部落中地位更高--&>生育更多的後代,因此這種基因就一代一代地傳下來了。我就在網上看到過一個色盲的狩獵愛好者,他說每次和朋友出去打獵,他都是第一個發現獵物的人。
我們想一想色覺異常是X染色體隱性遺傳的,這也是一種很精緻的自然選擇結果。既然色盲對狩獵的男性幫助更大,對採集野果的女性反而有害(難以發現果子),所以更容易在男性身上表達的遺傳方式才能流傳下來。
參考文獻(Wikipedia色盲詞條里的文獻3和4):
- Morgan, M. J.; Adam, A.; Mollon, J. D. (June 1992). "Dichromats detect colour-camouflaged objects that are not detected by trichromats". Proc. Biol. Sci.248 (1323): 291–5. doi:10.1098/rspb.1992.0074. PMID1354367.
- Bosten, J.M.; Robinson, J.D.; Jordan, G.; Mollon, J.D. (2005). "Multidimensional scaling reveals a color dimension unique to 『color-deficient』 observers". Current Biology15 (23): R950–2. doi:10.1016/j.cub.2005.11.031. PMID16332521.
下面試圖回答一下題主的第二個問題:為什麼夜行性動物沒有發展出紅外線波段的視力?
我不敢保證所有動物都沒有紅外波段的視力,據我所知有些蛇類有獨特的器官可以感受紅外線。
如果這個問題成立,原因可能有以下幾個方面:
首先,紅外線是任何物體都會輻射的,只有溫血動物才會輻射出和環境輻射波長有區別的紅外光。所以,對於夜行性、吃植物的動物來說,紅外視力不會帶來採食方面的優勢;對於夜行性、吃昆蟲、魚類、兩棲類、爬行類的動物來說,紅外視力也不會帶來採食方面的優勢。只有夜行性、以溫血動物為食的動物,才會感受到紅外視力的幫助。這樣的動物貌似不太多,一個例子是貓頭鷹晚上捕食田鼠,另一個例子是貓晚上捕食田鼠和老鼠。貓頭鷹的策略是在視網膜上進化出特別發達的視桿細胞,適應微光條件;此外藉助發達的聽力系統。貓的策略是使用特別大的瞳孔,收集足夠多的光線,同時也藉助了聽力。所以對它們來說紅外視力並非必需,而且,並不是說進化就能進化出來的啊。
動物的眼睛歸根結底是光感應器,接收光線,將其轉化成電信號,通過神經傳入大腦。最核心的部件是視網膜細胞里的色素,它們各有獨特的能帶結構,可以吸收特定波長的光,放出電子。要想擁有紅外波段的視覺,就必須有一種帶隙在紅外波段的色素存在於視細胞中。但是這樣的色素想要出現,基本上是要碰運氣的,大概是以百萬年或者千萬年為單位的概率事件。
前面說了,兩棲類和爬行類是4或5種視細胞,普通哺乳類退化到了2種。靈長類「僥天之幸」進化出了第三種視細胞來感知紅色,但這第三種視細胞的吸收光譜峰值只比原來的感知綠色的細胞差了大概30nm:
所以,再進化出一種峰值遠超700nm的感光色素,真不是說說那麼容易。
而且前面已經說了,紅外視覺即使對於夜行動物也不是那麼必需的,最需要紅外視覺的、捕食溫血動物的動物,本身出現就比較晚,而且種類不多。在較短的時間內、比較少的種群中期待一種不是那麼必需的功能出現,是不太現實的。
絕大多數哺乳動物都是色盲。從進化史上看,哺乳動物的祖先是夜行生物,彩色視覺並不可行。
當靈長類進化為晝行雜食動物之後,彩色辨別能力才開始變的重要。人類和一部分靈長類動物的彩色視覺是相對晚的產物,所以色盲基因在人群中仍舊有所保留。
另外,人類在哺乳動物中引以為傲的彩色視覺和鳥類相比,仍舊是絕對的色盲。例如,鴿子的視覺系統可以分辨六種原色。在鴿子眼中色彩斑斕的花朵,在人類眼中可能只是簡單的黃色或者紅色。因為色盲對野外生存不全是劣勢。色盲者在弱光環境里視力更好,且更容易發現有保護色的動物。
皮皮蝦說、愚蠢的人類全是色盲、不,應該叫瞎子才對!睜眼瞎。
哈哈哈哈……
為什麼沒有綠色毛髮的哺乳動物? - 小城的回答
以下是方舟子的科普文章《生命的三原色》:
人類對色彩的研究,可以追溯到兩位科學之父:物理學之父牛頓和化學之父道爾頓。牛頓在十七世紀中葉首先發現,通過三稜鏡的折射,白色的陽光變得象彩虹一樣色彩斑斕,也就是說,白光實際上是由幾種不同顏色的光組成的混和光。到了十八世紀,科學家們已經知道,由紅、藍、綠三種顏色的不同搭配,就可以組成人類所能感知的所有色彩,如果把這三種顏色的光等量混和,就變成了白光。這三種顏色,因此被稱為三原色。
1774年,道爾頓宣布從他和其兄弟身上,發現了紅綠色盲:他們的顏色世界不是由三原色組成的,而只是由黃、藍兩種顏色組成的。他們看不到紅色和綠色。進入了十九世紀,物理學家托馬斯·楊提出了一個大膽的假說,認為所謂三原色,乃是因為人類具有三種獨立的感光機制,而色盲就是因為其中一種或兩種機制失靈。隨後對色盲的研究驗證了這個假說。儘管存在著許多種色盲,研究的結果表明它們都是由於不能感覺紅、藍、綠三原色中的一種,其中以紅、綠色盲最常見。
這個假說,最終被現代生物學完全證實。
原來在脊椎動物的視網膜,存在著兩類感光細胞,根據其形狀,我們分別稱為桿細胞和錐細胞。桿細胞是用來感覺光的強弱的,感覺不了色彩。這種細胞只在光線微弱時才起作用,在白天光線太強時,桿細胞會失活,在黑暗中才逐漸恢復。錐細胞則相反,是用來感覺顏色的,只有在光線較強時才會起作用。如果你從較亮的地方走進黑暗中,會突然覺得失明,就是因為這時候錐細胞已不起作用,而桿細胞要過幾分鐘才能開始有功能。
對於那些只在白天活動而在夜間睡大覺的動物,比如說松鼠,它們只有錐細胞而沒有桿細胞;而那些晝伏夜出的動物則相反,只有桿細胞而沒有錐細胞。人類的桿細胞遠多於錐細胞,大約有一億多桿細胞和六百萬錐細胞(這些細胞的受體占人身所有受體的百分之七十,視覺對人的重要性由此可見),但是桿細胞只分布在視網膜的周圍,在中心處則沒有,而錐細胞則集中在視網膜的中心處,因此平時主要是錐細胞在起作用。在黑暗中,你如果直接盯著一樣東西看,光線落在視網膜的中心,可能看不清,如果斜著眼去看,讓光線落在桿細胞集中的視網膜邊緣,反而看得清。早在我們發現桿細胞和錐細胞之前,天文學家就已經知道用這種辦法去觀察亮度很低的星星了。
桿細胞只有一種,但是錐細胞卻有三種,分別有紅、綠、藍三種色素(視蛋白質),感受紅、綠、藍三種光,產生的神經信號被傳遞到大腦,我們就看到了一個色彩繽紛的世界了。如果有哪一種錐細胞不存在或有缺陷,在你的視覺世界中就少了一種原色。
這三種色素,以及桿細胞中的視紫紅素,是由不同的基因表達的。幾年前,這些基因都被發現了。四種色素基因位於三個染色體上,視紫紅色和藍色素基因分別位於三號和七號染色體,而紅、綠色素的基因則連在一起,都位於X性染色體上。大家知道,男性只有一個X染色體,它一出了毛病就會表現出來,不象女性有一對X染色體,一個出了毛病還會被另一個掩蓋過去,因此紅綠色盲是一種性連鎖遺傳病,在男性中要比女性多得多。
紅色素基因和綠色素基因的序列非常相似,有98%相同,很顯然,它們是從同一種基因進化來的。實際上,四種色素基因都存在一定的相似性,計算表明,它們是在大約5-10億年前由同一種基因進化來的,而紅、綠色素基因的分化則比較晚,在3-4千萬年前才發生。也就是說,在3-4千萬年前,眼睛還沒辦法區分紅、綠色,大家都是紅綠色盲。
出乎意料的是,男性中綠色素的基因數目並不是固定的,對大多數男性來說,有兩個綠色素基因和一個紅色素基因,即這兩種基因的比例是2:1,但是比例是1:1或3:1的也並不罕見。這兩種基因比例的不同,導致男性對紅、綠兩色的感覺存在著變異。這種變異的存在,是不是表明綠色素基因正在進化成兩種新的色素基因呢?那樣的話,我們就會有四原色,而一個四原色的世界會是什麼樣的呢?
為什麼沒有綠色毛髮的哺乳動物? - 雅赫維的回答
全人類都是色盲好不好。。。。色譜遠遠比人類所能分辨要寬的多
有可能大家都是色盲而不自知。
額……謝邀……可是不能因為我是色盲就邀請我回答這麼pro的問題啊!
色盲在靈長類中存在,人類已經能夠通過基因療法治療猴子的色盲,未來可能可以治療人類的色盲。(09年的新聞,說不定現在已經可以了)
第二個問題,嗯是有的。具體在google里輸入關鍵詞就能找到。
至於第三個,就有點YY了。為什麼會被毒死?
首先,一般來說,我們指的不是全色盲,只是各種紅綠色盲(人口占相當比例)。與正常人相比,只不過是用不同的符號記錄有毒食物。換一種說法,對某種東西,縱然看到的顏色不一樣,但都命名為紅。這樣是否好理解一點?
至於為什麼保留呢?在之前的狩獵時代,色盲可是高級技能啊!什麼擬態啊,什麼保護色啊,輕輕鬆鬆識破啊!嗯,大概就是這樣。
以上都是我在google、wiki上看到的,隨便一搜也能找到,就不列出處了ORZ非編碼區保留了很多暫時無用的東西,因為在不同的環境下有優勢的性狀不同。色盲有可能在其他需要辨識某種特定顏色時有巨大優勢。
其實,這隻說明看不到顏色也能湊合活
英國化學家、物理學家約翰·道爾頓(John Dalton),1766年出生於英國的一個貧困家庭。他從小就熱愛學習,並有幸遇到伯樂教師魯濱遜。除了教授學業,魯濱遜還慷慨地讓道爾頓閱讀其價值不菲的藏書和期刊。這段經歷讓道爾頓完成了科學啟蒙。但道爾頓的幸運並未就此停步,他後來還結識了盲人科學家約翰·高夫。在高夫指導下,道爾頓掌握了拉丁文和代表當時最高學術水平的數學與化學,這為他成為著名科學家奠定了基礎。
約翰·道爾頓(John Dalton)
道爾頓以提出近代原子理論而名垂青史,但他涉及的科學領域遠不止物理方面,他還研究過氣象中溫度、濕度和氣壓的相互關係問題。為做好這項研究,自1787年開始,他每天早上六點準時記錄居住地的氣象觀測數據。他嚴謹不懈地堅持記錄,致使對面的鄰居太太把道爾頓早上觀察天氣打開窗戶的聲音當作起床鬧鐘為家人準備早餐。這個觀測記錄的習慣保持了57年之久,直到他臨終的前一天。
除了物理、化學和氣象學的建樹之外,道爾頓還在生理學上有個重大發現。這個發現據說來源於一個溫情的故事。根據亨利· 隆斯德爾(Henry Lonsdale)1874年寫作的《道爾頓傳》記載,道爾頓送了母親一雙「棕色」襪子當聖誕禮物。母親收到後,戲謔道爾頓不會買東西,說送一雙年輕女性才穿的櫻桃紅色襪子不合時宜。道爾頓覺得很奇怪,因為他相信自己不會買錯顏色。回到家中,道爾頓發現了一個奇怪的現象:他和自己的兄弟覺得襪子的顏色是棕色的,而母親和姐妹一口咬定襪子是櫻桃紅色的。這個事件激發了道爾頓的好奇,經調查,道爾頓確認自己和兄弟對紅色有認知障礙。這個記載是否屬實,史學界尚存爭論(有人覺得善於觀察的道爾頓應很早就發現自己是紅綠色盲等等),但是道爾頓以非生物學家和醫學家身份,第一個發現了人類存在著紅綠色盲現象毋庸置疑。他把發現成果寫成論文,並於1794年發表。色盲 「Colour Blindness」這個詞就是道爾頓創立的,現在醫學界還把道爾頓本人罹患的紅綠色盲稱之為「道爾頓症(Daltonism)」。
紅綠色盲是怎麼形成的呢?這要從眼睛構造說起。視網膜上有兩種承擔光感受器的細胞,分別是視桿細胞和視錐細胞。視桿細胞負責對低光照強度應激,夜間視力的建立主要靠視桿細胞;視錐細胞負責對色彩應激。之所以命名為視錐細胞,是因為從顯微鏡中看去,這種細胞像一個個小圓錐。視錐細胞分成三種,分別對三種不同波長的可見光更為敏感,即紅色、藍色和綠色光,這三種顏色又被稱為光三原色。人眼可辨別顏色,是這三種視錐細胞單獨工作或兩兩、三種一起合作的結果,例如,敏感紅色和藍色視錐細胞同時受到刺激後可以讓大腦覺得看到了紫色光。如果視錐細胞本身有缺陷,或視錐細胞到大腦的神經通道出現障礙,就會導致無法正確分辨一種、幾種或全部自然光譜顏色的癥狀,這就形成了色盲。色盲主要和遺傳相關,有些慢性病比如糖尿病、多發性硬化症,以及眼睛、視神經、腦部損傷導致視網膜病變的,也會引發後天性色盲。根據對生活的影響程度,色盲分輕度、中度和重度。如果是遺傳性色盲,那麼這種色盲情況會伴隨終生,既不會減輕,也不會加強。
紅綠色盲主要和遺傳有關,並且和性別有著高度的關聯性。這是因為人類控制顏色辨別能力的等位基因位恰好位於X染色體上。我們知道女性有兩條X染色體,男性則X、Y染色體各一條。紅綠色盲的表現是隱性基因控制的。如果用XB 表示正常基因、Xb表示紅綠色盲基因,則男性紅綠色盲者就為XbY 、男性正常者為XBY;女性紅綠色盲者為XbXb、女性紅綠色盲基因攜帶者(簡稱攜帶者)為XBXb、女性正常者為XBXB。如排除突變的可能,子代與父母的辨色能力的關係如下:
1.父母都是紅綠色盲,子女全是紅綠色盲:
父親XbY、母親XbXb,則兒子為XbY、女兒為XbXb。
2.母親是攜帶者、父親是紅綠色盲,女兒一半是紅綠色盲、一半是攜帶者,兒子一半紅綠色盲、另一半正常:
父親XbY、母親XBXb, 則女一半是紅綠色盲XbXb、一半是攜帶者XBXb,子則一半是紅綠色盲XbY、一半是正常XBY。
3 母親是攜帶者,父親是正常的,則子女中兒子一半正常、一半紅綠色盲,女兒則一半正常,一半攜帶者。
父親XBY,母親XBXb, 則兒子一半是XBY,一半XbY。女兒一半XBXb,一半XBXB。道爾頓家就是這種情形,爸爸、媽媽和女兒都不是紅綠色盲,但道爾頓和兄弟恰好都是紅綠色盲。
4.母親是紅綠色盲、父親正常,則兒子都是紅綠色盲,女兒是都攜帶者:
父親XBY、母親XbXb,則子為紅綠色盲XbY、女是攜帶者XBXb。
5.母親正常、父親是紅綠色盲,則兒子都正常、女兒都是攜帶者:
父親XbY、母親XBXB,子是正常的XBY,、女都是攜帶者XBXb。
6.父母都正常,則子女都正常:
父親XBY、母親XBXB,則子正常XBY、女也都正常XBXB。
在所有遺傳性疾病中,色盲發病率是最高的,全球估計有2.5億名色盲患者。為什麼人類中色盲的比例這麼高?為什麼大多數哺乳動物也是色盲?進化論和分子生物學的研究提出這樣的假說。
還在恐龍時代,我們的祖先哺乳動物就已出現。恐龍是危險的天敵,哺乳動物的生存策略是避其鋒芒。鑒於恐龍可能是冷血動物,夜間氣溫下降時其活動能力變差,這就給恆溫哺乳動物活動覓食帶來優勢。由於夜間是低照度,彩色視覺的意義喪失很多。在進化的壓力下,哺乳動物視覺系統的視錐細胞就不再保留過多辨別顏色的視蛋白,反而強化了對運動物體更敏銳的夜間灰度視覺。這時,色盲是顯而易見的生存優勢。然而,很多靈長類動物以採集植物果實為食,那些色澤鮮艷的成熟果實更健康和富有營養。如果哪只靈長類個體比其他個體區分成熟鮮艷果實的能力強,就更具生存優勢。在這種選擇壓力推動下,靈長類重新獲得了良好的彩色視覺能力,但色盲帶來的劣勢尚不致命——研究表明,色盲症者在黑暗的環境會比正常人視覺更敏銳,還擅長甄別特定顏色的偽裝色——色盲的基因能傳遞下來,某種程度上也說明了這種缺陷對生存沒有太大影響。除了一些靈長類動物外,絕大多數哺乳動物都是紅綠色盲。所以公牛其實是看不到激怒自己紅布的紅色,導盲犬也是靠位置和形狀來識別紅綠燈。那些善於夜間活動的哺乳動物,更是如假包換的紅綠色盲。
有個不帶惡意的玩笑說,色盲者經常分不清牛排是不是燒熟了,因為在他們眼裡都是無差別的灰色。其實色盲者並不必然看不到或無法辨別某種顏色,有的只是對這些顏色的認知有偏差。色盲者眼裡的顏色是怎樣的呢?藉助計算機圖像處理技術,下面幾張圖可以體驗他們的眼中的世界:
左上是正常視覺圖,右上為綠色色盲盲,左下為藍色色盲,右下為紅色色盲
色盲不算什麼嚴重的生理缺陷,最大影響不過是在職業選擇時候不能從事一些對顏色有著準確辨別要求的行業,比如美術、醫學、化工之類;或者開車時候無法辨別交通燈顏色的障礙,所以現在有的交通標誌還用與顏色無關的圖標和字元來表達含義。
加拿大為色盲患者提供視覺輔助的交通燈
現在無需通過買雙襪子來判斷一個人是否色盲,而用石原色盲檢測圖來驗證。這是日本東京大學教授石原忍於1917年推出的測試圖板檢測法,測試圖板布滿了大小不一、顏色迥異的圓點。其中有色盲患者無法區分的顏色圓點組成的數字供人辨認。
這是一個石原色盲檢測圖,你能看出數字是多少么?
既然色盲主要是遺傳導致,那麼理論上來說可採用基因工程治療色盲。美國華盛頓大學眼科教授與色覺專家Jay Neitz和他的夫人Maureen Neitz博士進行了這方面的嘗試。他們巧妙地選取了松鼠猴作為實驗動物。與猿類和舊大陸猴不同,一些新大陸猴的雄猴只有一種色素蛋白基因,因此是很理想的天然色盲模型。Neitz通過基因治療讓成年的雄猴獲得了分辨紅色和綠色的能力。這一研究說明不但紅綠色盲可以治療,而且成年的紅綠色盲患者仍然具有被校正的潛力。 這項技術一旦成熟,紅綠色盲將成為又一項被基因工程技術攻克的人類遺傳缺陷。
Neitz夫婦利用基因工程讓一隻紅綠色盲雄性松鼠猴看到了紅色
偉大的道爾頓不僅發現了紅綠色盲現象,作為一名孜孜求索的科學家,他還提出死後捐出眼睛供科學研究,用以找出色盲的原因。不過受當時科學水平的局限,沒法給出正確結論。但道爾頓的遺願在1990年得到了實現:英國科學家對他保存在皇家學會的一隻眼睛進行了DNA檢測,驗證了他確實是XbY紅綠色盲患者,為這位身體力行探索研究自然規律的科學家畫上了一個完美的句號。
本文內容和圖片的參考文獻資料為:
- Daltonism definition
- http://en.wikipedia.org/wiki/Color_blindness
- Daltonism – Named after John Dalton
- http://www.colourblindawareness.org/colour-blindness/causes-of-colour-blindness/
- Explainer: what is colour blindness?
文 / 我愛雨果(科學公園作者)
其實,我一直在想一個問題:為什麼我們可以判斷某部分人是色盲?
色彩是通過光線進入人眼的,誰也不能判斷物體本身的色彩。
其實我們是根據大多數人的思維來進行色盲的區分,然而這區分的標準卻又無從判別對錯。
至於色盲為什麼會保留至今,也有可能是大自然希望,總有那麼幾個人能看清她真實的色彩。
難道他們以為我們看不出蘋果是紅的嗎?我們也會去親子游采草莓采蘋果采西瓜的好不好。
我這活了三十多年從來沒人在超市告訴我:「哎!那個蘋果是紅的買那個,這個香蕉是黃的買這個,那邊橘子是橙的吃那個」。我都自己看的好不好!
還有果子成熟不止顏色變化好不好,軟硬度,味道,很多果子砸開才知道熟沒熟,嘗一嘗才知道好不好吃。。。
色盲不完全是劣勢,色盲的夜視能力更好,所以在二戰中美國人曾經選擇色盲做轟炸機的投彈員。這點優勢在蠻荒時代還是挺有意義的
我認為並不是色盲基因被保留下來,而僅僅是它還沒來得及被淘汰吧。
同理可解決:
為什麼禿頭基因被保留下來?
為什麼扁平足基因被保留下來?
為什麼臉大基因被保留下來?
為什麼單身狗.....
——等一系列問題。
畢竟在人類進化的過程中,我們還不是究極體。
正相反,色盲者有更好的夜視能力,更能適應夜行。應該問個問題:為什麼人類沒有拋棄多餘的辯色能力來增強夜間生存的能力?
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