千百萬年來，多個(gè)基因突變發(fā)生在視錐細(xì)胞中的視色素合成相關(guān)基因上，才導(dǎo)致人類具有了現(xiàn)在能夠看到“多彩”世界的能力，而我們的某些猿類近親，還停留在只能看到“黑、白、灰”的時(shí)代。最近有一項(xiàng)研究結(jié)合微生物學(xué)、理論計(jì)算、生物物理、量子化學(xué)和基因工程的方法，利用與人類相關(guān)的原始物種，搞清楚了人類區(qū)別于其他脊椎動(dòng)物——可識(shí)別色彩能力的進(jìn)化根源，他們發(fā)現(xiàn)有五類視蛋白基因參與了人類色覺相關(guān)的視色素合成。人類彩色視覺能力的進(jìn)化史是這樣：在距今九千萬年前，我們?nèi)祟惖牟溉閯?dòng)物祖先屬于夜行性動(dòng)物，對(duì)紫外光和紅色光有著敏感性，這使得他們能夠以雙色系來觀察這個(gè)世界。到了大約三千萬年前，我們的祖先共進(jìn)化出了四類視蛋白基因，能夠幫助他們識(shí)別所有顏色的可見光，由于這時(shí)他們的活動(dòng)已經(jīng)由夜間改為白天，故而喪失了對(duì)紫外光的可見性。到了現(xiàn)在，我們的近親中只有大猩猩和黑猩猩也有著同樣的彩色視覺能力。關(guān)于我們的祖先是如何失去了紫外光可見性，并獲得現(xiàn)有的藍(lán)色光可見能力，這個(gè)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為與七個(gè)遺傳突變有關(guān)。最終科學(xué)家們識(shí)別了五千多個(gè)可能與此改變相關(guān)的信號(hào)通路，這些通路與帶來這些遺傳變異所需的氨基酸變化有關(guān)。在經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)后，這些信號(hào)通路中的任何一個(gè)都無法多帶帶導(dǎo)致七個(gè)遺傳變異的發(fā)生，只有當(dāng)它們中的幾個(gè)同時(shí)發(fā)生時(shí)，這條進(jìn)化路徑才能打通。換言之，動(dòng)物生存的外部環(huán)境變化不僅導(dǎo)致了自然選擇的發(fā)生，還會(huì)改變動(dòng)物體內(nèi)的分子微環(huán)境。在之前的研究中，這個(gè)團(tuán)隊(duì)的主導(dǎo)者曾經(jīng)在一種魚類身上發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致其從紫外光可見變?yōu)樗{(lán)色光可見，只不過發(fā)生了一個(gè)遺傳突變。但是我們?nèi)祟惖淖嫦葏s花了幾千萬年的時(shí)間來完成了7個(gè)遺傳突變，最終導(dǎo)致了四種視蛋白基因的出現(xiàn)。科學(xué)家認(rèn)為，這多半源于人類的進(jìn)化過程中遭遇到了更為復(fù)雜多變的環(huán)境，才會(huì)導(dǎo)致我們進(jìn)化出了這么多類視蛋白，形成了現(xiàn)在我們眼中的“多彩世界”。

色彩一般有三個(gè)色素，分別為短波長色素（S）、中波長色素（M）、長波長色素（L），50多年前，科學(xué)家就測量出人類三種彩色視覺色素的感光范圍。1980年代，納森等發(fā)現(xiàn)了人類的視覺色素基因和對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)序列，從基因序列來看，M和L色素幾乎一模一樣，后續(xù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，兩種蛋白質(zhì)感光波長的差異來自364個(gè)胺基酸中不同的那三個(gè)胺基酸。科學(xué)家又將人類的三個(gè)視覺色素基因與其他動(dòng)物比對(duì)，獲得了豐富的基因演化資訊，研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的脊椎動(dòng)物都帶有與S色素非常相近的基因序列，與M和L視覺色素類似的基因在脊椎動(dòng)物也很常見，但哺乳動(dòng)物之中，只有部份靈長類同時(shí)擁有類似M和L視覺色素基因，顯示這是近期才演化出來的。基因重復(fù)后突變造成DNA序列歧異的想法，是解釋靈長類M和L視覺色素基因演化的合理機(jī)制，大部份非靈長類哺乳動(dòng)物只有一種類似靈長類M或L的較長波長視覺色素，我們推測靈長類譜系在演化初期獲得兩個(gè)較長波長視覺色素基因的可能途徑：X染色體上較長波長視覺色素的基因重復(fù)了，后來基因發(fā)生突變，形成兩個(gè)相像但感光波長不同的M和L色素。

簡單講，大部分哺乳動(dòng)物是沒有色感的，都是黑白色的世界。靈長類算是獨(dú)樹一幟，有豐富的色覺。這個(gè)應(yīng)該跟靈長類的食物有關(guān)，需要靠色彩辨別各種果子是否成熟。自然界中的很多動(dòng)物比如牛、馬、羊、狗、貓等，都不能分辨顏色，反映到它們眼睛里的色彩，只有黑、白和灰色，比如狗，天地對(duì)它來說是一片黑白世界，只能靠嗅覺和聽覺來感知更多的精彩。甚至猿，也是色盲，它們只能識(shí)別灰色，過著平淡無奇的灰色生活。但也有些動(dòng)物能看到彩色的世界，比如長頸鹿能分辨黃色、綠色和橘黃色。人類的眼睛有其他動(dòng)物沒有的特殊視錐細(xì)胞。人眼的視網(wǎng)膜上存在分別對(duì)紅、綠、藍(lán)的光線特別敏感的3種視錐細(xì)胞或相應(yīng)的3種感光色素。當(dāng)某一種顏色的光線作用于這3種視錐細(xì)胞并通過混色，人的大腦就產(chǎn)生了相對(duì)應(yīng)的某一種顏色的感覺。具體來講，人類每只眼球視網(wǎng)膜上大約有600萬至700萬的視錐細(xì)胞，多分布在黃斑處,周圍逐漸減少。視錐細(xì)胞功能的重要特點(diǎn)，是它有辨別顏色的能力。顏色視覺是一種復(fù)雜的物理-心理現(xiàn)象，顏色的不同，主要是不同波長的光線作用于視網(wǎng)膜后在人腦引起的主觀印象。當(dāng)然也有色盲的人，但色盲也有程度輕重不同。其中，紅色盲的人也稱第一色盲，被認(rèn)為是由于缺乏對(duì)較長波長光線敏感的視錐細(xì)胞所致；此外還有綠色盲，也稱第二色盲，藍(lán)色盲也稱第三色盲，都可能是由于缺乏相應(yīng)的特殊視錐細(xì)胞所致。紅色盲和綠色盲較為多見，在臨床上都不加以區(qū)別地稱為紅綠色盲。有些色覺異常的人，只是對(duì)某種顏色的識(shí)別能力差一些，亦即他們不是由于缺乏某種視錐細(xì)胞，而只是后者的反應(yīng)能力較正常人為弱的結(jié)果，這種情況有別于真正的色盲，稱為色弱。色盲除了極少數(shù)可以由于視網(wǎng)膜后天病變引起外，絕大多數(shù)是由遺傳因素決定的。

總結(jié)

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