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色盲有时不是 “缺陷”,反而是“优势”?

科学松鼠会  · 公众号  · 科学  · 2017-01-10 17:20

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松鼠名片

红猪,译者,译有《鱼为什么放屁》、《遥远地球之歌》、《九十九种垃圾和一记妙想》等,个人公众号:猪同机讲

Vinicius Donisete Goulart/文, 红猪/译)南美洲的“新大陆”猴(new world monkey)范围很广,从大型的绒毛蛛猴到微小的倭狨都是其中的成员。它们有些毛绒绒的很可爱,还有些秃着脑袋,满脸通红。有一种甚至长了一把夸张的小胡子。


天生长着一把小胡子的皇绒猴(Emperor tamarin),左图只有两个月大,但胡子已经初见雏形。图片来源:Brocken Inaglory


然而除了夜猴和吼猴之外,剩下的约130种新大陆猴都有一个共同点: 它们中的大部分雌性和全部雄性,都是色盲


这一点和“旧大陆”(old world)的灵长类动物相当不同,包括我们智人在内,这里的灵长类大多能看见人类看见的全部色彩。从演化的角度看,色盲似乎是一个劣势,照理应该在很久之前就被自然选择淘汰了。然而有一整块大陆的猴子都是色盲,这又该如何解释呢?


我一直想了解,是什么使得新大陆的灵长类有些成为色盲,有些则具有了不同的视觉,演化的力量又是如何将这个变异维持下来的?我们现在还没法解释清楚,这些看似处于劣势的猴子为什么活到了今天并且生生不息,但有一件事已经越来越清楚了: 它们的色盲是一种适应性变化(adaptation),而不是一个缺陷(defect)


伦敦动物园的倭狨,也是具有二色视觉的新大陆猴的其中一种。图片来源:Peter Macdiarmid/Getty Images



色觉有什么用?



首先要澄清的是,我们人类所谓的“颜色”,其实也只是光谱中的一小部分。我们的“三色”视觉比大多数哺乳动物都要优越,它们许多都和新大陆猴以及色盲的人类一样,只有“二色”视觉。然而,鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、甚至昆虫,却都能看见比我们更加广阔的光谱,有的甚至能看见紫外光。在人类和我们灵长类兄弟的视力之外,还有一整个我们无法察觉的、由色彩斑斓的大千世界。


很常见的青凤蝶有15种分辨颜色的光感受器,人类只有3种而已。图片来源:Thomas Marent / Getty Images


虽然昆虫和哺乳动物的眼睛看起来十分不同,它们的原理却十分相似。两者都能捕捉并处理由物体反射或由发光物体辐射的电磁波。两者又都包含了视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞专门在光照较暗的条件下工作,提供夜间视觉。视锥细胞则专门负责观看颜色,将蓝色、红色和绿色调和,形成对于光谱的感知。任何一种视锥细胞出现故障,都会影响我们的颜色知觉。


色盲最常见的形式是无法分辨红色和绿色 。比如我们的色盲祖先或许很难看出别人在脸红,或者是无法挑选成熟的水果、分辨毒蛇的危险花纹。


同样,一只南美洲的灵长类动物,也可能因为色盲而难以分辨某些社会信号,比如白秃猴那标志健康的鲜红色脑袋。它们也可能难以辨认成熟的水果,或是色彩斑斓的天敌,比如在一片绿色的森林背景中发现一只橙色毛发的虎猫或美洲豹。



针对色觉,也有陷阱



然而在某些情况下,色盲却反而是一种优势 。因为颜色信号可能炫人眼目,使人专注于色彩而忽略了图形。利用这一点,捕食者就可以依靠皮毛的伪装来伏击猎物。


发现天敌是很重要的一种能力。色盲者的优势在于,没有“颜色过载”这个负担,他们往往能看穿对方利用迷彩蓄意制造的“噪音”、发现隐藏的图形。第二次世界大战期间,军方就雇佣色盲者来识破用迷彩伪装的敌方部署,由此确定轰炸目标。


来吧,找找图中的狙击手在哪。你的色盲朋友也许比你找得快。图片来源:cutthecolour.wordpress.com


除了发现图形之外,一定程度的色盲还有助于创造图形:梵高创造了绚烂的彩色图形,然而他的用色却显示出了显著的色觉异常迹象。


暗光环境也会将常规视觉的优势抵消。在黎明或黄昏的暗光条件下,就算具有三色视觉的动物也无法看见颜色。这对于看惯了“全彩”世界的人类或猴子来说,就是一个较大的劣势了。


研究者认为, 能够看穿迷彩伪装,并在暗光下具备较好的视力,这都是二色视觉的优势 。这一点已经为贝尔法斯特动物园和秘鲁亚马逊雨林的一个野外观测站的研究所证实。研究者发现,色盲的狨猴在抓捕用伪装模仿树皮或树叶的蟋蟀时,要比它们具备三色视觉的亲戚能干得多。


然而,单单这些因素并不能解释新大陆猴为什么保留了色盲的性状。它们虽然解释了二色视觉或三色视觉各有优势,却并没有说明为什么同一个种群中的个体会兼有这两种颜色视觉系统。灵长类的这种多型现象在哺乳动物中是独一无二的,其中显然蕴含着我们尚未发现的重要优势。


对这个课题研究越深,我就越是体会到灵长类视觉的奇妙。比如,近来发现有一些具备三色视觉的人能看见“隐形的颜色”。一想到那些“有缺陷”的颜色视觉还有什么尚待发现的益处,我就感到兴奋不已。


(编辑:游识猷;小岚欧欧)


编译来源

Goulart, V. D. Why did the monkeys of south America evolve to be colorblind? No One knows! http://www.slate.com/articles/health_and_science/science/2016/06/the_monkeys_of_south_america_evolved_to_be_color_blind_perhaps_because_it.html



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