【深海鱼眼中的世界，也可以五彩缤纷？】
作者：卢平
编辑：Yuki
对于深海鱼类，很多人大概都会有“随便长长就好了”“反正黑咕隆咚看不见”的刻板印象 。 但最近发表在《科学》杂志上的一篇论文指出，一些深海鱼类不仅能看见，而且很可能有分辨颜色的能力；更出人意料的是，它们这种色觉的实现机制和我们的还不太一样[1] 。
各种深海鱼类的世界，可能不是这样黑白打印的哦 。 图片来源： Wikimedia Commons.
脊椎动物的“数码相机”
生理学知识告诉我们，脊椎动物拥有着地球上最为先进的视觉系统之一，鱼类也不例外 。 我们的眼睛差不多是一台高清晰度的数码相机：在眼球的前方，角膜保护下的晶状体就是一个凸透镜镜头，把进入瞳孔的光线折射到眼球后方；随后，这束描绘了我们视野中所有事物的光线，在眼球后壁的视网膜上从光信号变成了神经电信号，传入我们的大脑进行进一步的加工 。
光路通过人眼的示意图 。 Erin Silversmith|Wikimedia Commons. 汉化：卢平
在数码相机中，从光信号到电信号的转换靠的是电容或者半导体感光阵列；而在脊椎动物的视网膜上，数千万个长长的感光细胞是完成这步转换的关键 。 在每个感光细胞的“头部”，有层层叠叠的膜结构，其中就嵌着视蛋白 。 闯进这片“丛林”的光子击打到视蛋白内部的小分子视黄醛，使其分子结构发生改变，随之引发一系列生化反应，最终关闭了细胞膜上的离子通道 。 被“堵”在细胞外、带正电荷的钠离子不断积累，让感光细胞内外的电压差越来越大，激发了像多米诺骨牌一样沿着细胞膜向前推进的“离子人潮”，也就是神经电信号，由感光细胞向后续的神经元依次传递，奔向视神经的深处 。
视网膜的组织结构分层 。 OpenStax College|Wikimedia Commons. 汉化：卢平
这套“光电元件”的核心就是视蛋白 。 不同的视蛋白在基因组中由不同的基因序列来编码，对不同波长（也就是“颜色”）光线的敏感度也不一样 。 在脊椎动物的视网膜上，有两类主要的感光细胞：视杆细胞的头部是个长长的圆柱体，所含的视蛋白是视紫红质(rhodopsin)，对蓝绿光最为敏感 。 视锥细胞的头部则是锥形，每个视锥细胞含有一种对蓝光、绿光或者红光敏感的视蛋白 。
荧光显微镜下的视杆细胞（绿色）和视锥细胞（红色） 。 图片来源：National Eye Institute / Flickr.
显而易见，两类感光细胞在视觉形成上有着不同的分工：对于有色觉的脊椎动物来说，视锥细胞就是多彩世界的来源——不同的视锥细胞分别采集红、绿、蓝等光线，合成出各种我们感知到的色彩 。 但是，视锥细胞对光线的敏感性比较差；而我们眼睛里大部分的感光细胞其实是视杆细胞——它们对光子的探测十分灵敏 。 在夜间或者昏暗环境下，我们看到的没有色彩的图像基本都是视杆细胞的贡献 。
从左到右分别是三种视锥细胞（彩色）和视杆细胞（虚线）的光敏感度曲线，X轴是波长也就是颜色，Y轴是吸收强度 。 图片来源： Wikimedia Commons.
所以，视杆细胞只有一类，主要负责感光，跟分辨颜色没关系；而视锥细胞提供彩色视觉 。 视锥细胞种类少的物种，能辨别的颜色就少，比如鸟类有四种视锥细胞，而大部分哺乳类只有两种 。
至少，教科书上是这么写的 。
是升级改造，还是放弃治疗？
这么精巧的视觉系统，对于很多动物来说是捕食逃命、趋利避害的必需品，在适应性演化的过程中也无疑受到了“特别关照” 。 比方说，生活在东南亚的眼镜猴，就有着和自己大脑重量相当的大眼睛，视网膜的面积和视杆细胞的密度都十分惊人，以便在夜间的雨林里捕捉昆虫 。 相反，恰恰也是因为精巧而耗费发育能量，视觉系统一旦弃之不用又很容易退化消失，例如生活在地下的裸鼹鼠、钩盲蛇和生活在洞穴里的鱼类 。
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