人類進化史為什麼保留了色盲基因?

BeYourGuy

這個問題問的不對,應該是問,為什麼人類相比於其他哺乳動物,進化出了能夠辨別彩色的基因。

這個事情最早就要從恐龍時代說起。

在那個時候,恐龍這種爬行動物生殖能力強、體型龐大,在生物競爭中佔有非常有利的地位,哺乳動物在那個時候基本上是競爭不過爬行動物的,所以一般都是體型瘦小,並且利用爬行動物是冷血動物、在夜間行動能力較弱的特點,大部分選擇在夜間活動。

↑恐龍時代的小型哺乳動物↑

而對於生物而言,幾乎是不養無用的基因,所以在夜間活動的哺乳動物根本就不需要識別彩色的能力,而需要更加優良的夜視能力和運動捕捉能力。

動物的眼睛裡有兩種感受光的細胞:視杆細胞和視錐細胞,兩種細胞負責的功能不一樣,其中視錐細胞是用來感受顏色的(對於人而言,有三種視錐細胞,分別用來感受紅綠藍三種顏色的光),視杆細胞則是用來感受光的強弱的。顯然,為了適應夜間活動,哺乳動物眼睛中的感光細胞以視杆細胞為主,方便他們的夜行生活。

↑兩種不同的視覺細胞↑

直到恐龍滅絕、哺乳動物佔據天下,我們的祖先才從黑暗中走向了光明,開始重新適應這個五彩斑斕的世界,但是因為相對而言時間還是比較短,所以至今為止,大部分的哺乳動物都是色盲或者色弱。

靈長類動物在視覺方面是哺乳動物中的異類。

靈長類動物實在是哺乳動物中的異類,因為他是目前為止極少數眼睛內含有三種視錐細胞的生物,所以相比於其他哺乳動物,靈長類動物能夠識別出來更多的顏色。科學家推測,這可能與靈長類動物需要採集果實、因此對果實顏色更加敏感有利於他們的生存有關。當然,這種進化現在看起來非常的倉促,一不小心就退回我們的祖先那種色盲、色弱的狀態中去了,這也是為什麼身為靈長類的我們,色盲、色弱發生的概率幾乎能有8%的原因。

因此,人類能夠識別色彩,是運氣,色盲和色弱其實才是哺乳動物的正常狀態。而三種視錐細胞在大自然看來,簡直就是弱雞——要知道,皮皮蝦居然有多達十六種視覺細胞

,所以他們的色彩世界應該是爆炸一般地絢麗多彩吧。

↑皮皮蝦不僅自己長得絢麗多彩,他們也能夠識別更多的顏色↑

當然,人類中也有一種異類,就是所謂的“四色視覺”者。由於基因的突變,他們有第四種視錐細胞,所以相比普通的人類能夠識別更多的顏色,對不同的顏色也更加敏感。

↑四色視覺者所作的畫作↑

色盲、色弱其實是一種超能力。

第一次世界大戰的時候,英國廣泛招收患有色盲症的民眾入伍,而他們的任務就是在那個沒有夜視儀的時代執行夜間偵察任務。事實上,確實有科學研究表明,色盲和色弱的人群具有更好的夜間視力。

其實你問一問你周圍患有色盲症的同學,他們也應該會有這種體會。所以千萬不要歧視色盲、色弱,他們可是有超能力的,我們的祖先也正是憑藉這種夜行的超能力生存了下來。


SilentTurbine

回答這個問題之前,先明確一點:

很多人認為色盲色弱是一種遺傳疾病,是一種缺陷,“盲”和“弱”都可以體現出其性質。

然而這個觀點不全對,人類色覺異常的淵源並沒有那麼簡單,甚至可能是一種優勢!

要解釋清楚整件事還要從眼睛的進化開始講起。

眼算得上是地球生物最精妙的結構之一了,它的起源之謎困擾了很多代人。

連提出自然選擇學說的達爾文也曾表示過眼睛的起源很難用進化的觀點解釋

不過隨著科學的發展,我們對生物的進化有了更加深入的研究,才得以還原眼睛進化的歷程。

在上個世紀九十年代,分子進化的新研究成果表明,地球上所有生物的眼睛都是單次起源的產物。

最早最原始的眼睛結構非常簡單,僅僅由個別含色素的感光細胞組成,稱之為眼點。

渦蟲呆滯的眼點就是一種比較原始的眼睛

它只能感受光照,並不能夠成像。

但對那個時期的生物而言,光線突然變化就很可能意味著捕食者的接近,能感受到這樣的變化就帶來了巨大的生存優勢。

這一結構出現之後,為了更加精準地感知具體方向的光線變化

,感光細胞逐漸向內凹陷。

由平面向坑狀、碗狀、半球狀變化,最終形成的結構像是一個擁有小孔的球形。

眼睛進化示意圖

這樣的結構有兩個巨大的優勢,一個是具有很強的方向性,能夠判斷具體某個方向的光線變化。

二是利用小孔成像原理,能夠模糊地感知物體的運動。

最後發展成擁有角膜、晶狀體等結構的高級結構,也就是現在大部分高級動物的眼睛。

這種眼睛在5.4億年前的脊索動物身上就已經存在了。

在眼睛結構變化的同時,視網膜上感光細胞有著巨大的發展。

在約6000萬年的時間裡,眼睛裡感受顏色的視錐細胞從1種增加到了4種

每種視錐細胞都擁有不同的視蛋白,可以感受不同頻率的光線,從而形成彩色視覺。

圖中黃色的便是視錐細胞

此後的幾億年時間裡,大多數的脊索動物都擁有這樣色彩豐富的眼睛,包括哺乳動物的祖先以及恐龍。

它們眼中的世界比如今任何哺乳動物的世界都要更加豔麗豐富。

到恐龍時代,哺乳動物被打壓成為了弱勢群體,幾乎沒有太多的生存空間。

哺乳動物也只好另闢蹊徑,保持小巧的體型,在恐龍的襠下“苟且偷生”。

恐龍時代的一種小型哺乳動物

因為恐龍冷血的屬性,在夜間溫度較低的時候行動會變得遲緩,對哺乳動物的威脅也降低了不少。

所以那個時期幾乎所有的哺乳動物都是夜行性動物

晝伏夜出的生活方式對眼睛又有了新的要求。

原本的四種視錐細胞在夜晚昏暗的環境中不再是一種優勢,反而是很大的劣勢。

在三疊紀晚期至侏羅紀早期生活的一種哺乳動物

在生存的壓力下,哺乳動物在原本視錐細胞的基礎上突變出了一種全新的視杆細胞。

視杆細胞對識別顏色沒有任何貢獻,但是卻能感受微弱的光線。

這一變化讓哺乳動物更加適應夜行的生存方式,視杆細胞在數量上也迅速超過了視錐細胞。

但這還不算完,哺乳動物後來還丟掉了兩種視蛋白,只剩下了兩種視錐細胞。

按現在的標準來看,就是妥妥的色盲。

人類的眼睛擁有1.2億個視杆細胞,600~700萬個視錐細胞

約6500萬年前,某種災害導致了恐龍的大危機,所有體型龐大的恐龍都因為生存壓力驟增而喜聞樂見地滅絕了。

而體形小巧在夾縫中生存的哺乳動物迎來了“農奴翻身做主人”的絕佳良機。

我們的祖先當然沒有放過這個機會,開啟了哺乳動物崛起的新篇章。

短短2000萬年的時間,哺乳動物這幫色盲就稱霸了整個大陸。

至今,整個哺乳動物家族幾乎全是紅綠不分的色盲。

而人類很幸運也很特殊,我們祖先的綠色視蛋白髮生了一些變異,感受光線的波長範圍出現了偏移,擁有了全新的紅色視蛋白。

人類三種視錐細胞的峰值

一種理論認為,紅色視蛋白的出現有利於靈長類在樹梢上發現成熟的果實,所以在這一性狀得以保留。

到人類出現,藍、綠、紅的三色視覺系統依舊穩固。

聽起來似乎這樣的配置也算得上優良,但其實並不是。

由於紅色視蛋白與綠色視蛋白的曖昧關係,兩者最敏感的波長只相差30納米。

可見光譜的波長範圍約有200納米,實際上人類的三色視覺並不能比較全面的覆蓋整個可見光譜。

和鳥類、魚類、爬行類等動物的眼睛相比,某種程度上人類依舊還是個色盲。

人類與皮皮蝦的色覺對比

除此之外,由於控制兩種視蛋白的基因位置非常靠近,容易出現異常,從而喪失或降低對相應色彩的感受能力。

這部分人就是我們所說的色盲或者色弱患者。

其中就以紅綠色盲或色弱居多,他們有不同程度的色覺障礙,表現在區分紅綠兩色的能力上。

紅綠色盲視覺下的老虎

這也是老虎一身橙裝卻能悶聲發大財的原因

作為一種缺陷,理應在自然選擇下被淘汰才是,可色覺障礙人群的數量竟然佔全人類的7%-10%。

一般認為,一種隱性遺傳疾病,發病率大於5%,那就表明這種性狀具有一定的遺傳優勢。

根據1992年發表的一篇文章中的觀點,色盲或色弱患者在黃棕色區間的色彩敏感度要高於一般人。

具體表現為在自然環境中可以更快地識破獵物的保護色偽裝。

除此之外,一些色盲患者還擁有極強的夜視能力。

傳聞說一戰時,英軍在夜晚派出的偵查員有很多都是色弱或者色盲的士兵。

這些缺陷帶來的優勢或許能得出一種全新的觀點。

色盲色弱的高發並不是因為還沒來得及被自然淘汰,恰恰相反,很可能是因為優勢而保留下來。

換句話說,也許色盲或色弱的你,祖輩正是部落裡的精英!

可如今卻成為了弱勢群體,要面對各種各樣的歧視與偏見,令人感慨。

插個題外話,在我國,色弱色盲患者們面臨著重重阻力,首當其衝的便是機動車駕駛問題。

很多國家都已經改進了交通信號燈的設計,讓很多色覺障礙者也能坐上主駕駛的位置。

一種為色盲色弱人士改良的交通燈

希望在未來,能在國內見到這樣的簡單又有意義的改進。

畢竟缺陷也好優勢也罷,曾經靠身體生存的人類早已走向了依靠頭腦與協作的社會生活。


SMETalk

圖注:常用的色盲色弱判斷圖,圖片來自網絡

我們經常會談論色盲,查體的時候總是會有一個老醫生拿著一本由各種顏色顆粒組成的圖冊讓我們分辨數字和字母,以確定我們是否是色盲。

圖注:人類對於顏色的判斷其實是不一樣的,圖片來自網絡

“色盲”這個名字其實並不合適,因為這兩個字本身就已經是在宣判色盲是一種不正常的生理結構,是一種缺陷。其實色盲並不是疾病,更不是缺陷,他們只是看到的顏色與大部分看到的顏色不太一樣罷了,本沒有導致機體和心理功能出現問題,更不會影響生存。要知道,在地球上有8%的人是色盲,這是一個非常大的數量。

圖注:中生代的哺乳動物還非常弱小,圖片來自網絡

色盲基因也並不是在人類的演化中獨立出現並且一代代遺傳下來的,其實這個基因是我們哺乳動物共同擁有的,來自於億萬年前的老祖宗。在中生代時期,當時早期的哺乳動物剛剛出現,它們還非常弱小,生活在恐龍的陰影之下。為了逃避遭到恐龍獵殺,哺乳動物白天都躲在洞裡睡覺,夜晚才敢出來覓食,所以哺乳動物只具有黑白兩色視覺,因為黑夜裡幾乎看不到顏色,只需要辨別黑白及其中的過渡色就可以啦。

圖注:鳥類具有四色視覺,因此其羽毛顏色非常豔麗,圖片來自網絡

圖注:水果可能是讓我們具有三色視覺的源頭,圖片來自網絡

當恐龍(非鳥恐龍)滅絕之後,哺乳動物開始在白天活動,可以繼承自祖先的兩色視覺基因限制了哺乳動物的視力。我們人類所在的靈長目家族是哺乳動物動物中非常特殊的一支,也許是因為我們要採食各種果實,而判斷果實是否可食或者成熟需要依靠顏色判斷,所以一部分靈長類演化出了三色視覺的基因,而我們就繼承了這種基因,看到了一個五彩斑斕的世界。與其他哺乳動物相比,我們是幸運的,因為我們具有三色視覺,我們才會創造出顏色多變豔麗的藝術、服裝等等。其他哺乳動物因為只有兩色視覺,所以它們眼睛中的世界是單調的,導致的後果是大部分哺乳動物的體色也比較單調,缺乏豐富的色彩,因為好看自己也看不到。與哺乳動物相比,鳥類具有非常多變和豔麗的色彩,因為它們具有更豐富的四色視覺,這繼承自其祖先恐龍。


儘管我們人類擁有三色視覺,但是基因中依然有兩色視覺的痕跡,所以一些基因顯性成為我們所說的“色盲”。相比具有三色視覺的人,“色盲”在視覺上具有自身的優勢:比如他們具有優秀的夜視能力,在黑暗一片中比我們看東西更清楚;敏銳的顏色辨別能力,這裡要辨別的不是各種顏色,而是同一種顏色的不同深度。

圖注:有研究者認為梵高就是色盲,所以他的作品用色非常獨特,圖片來自網絡

最後總結一下,色盲基因並非一種有害基因或者基因缺陷,它是一種正常現象,其會一般保留在人類身體內,並且一代代傳下去的!


古生物探索

第一種可能:時間不夠長。按照一般進化理論,色盲分不清紅綠燈(短脖子鹿吃不到高處樹葉),過馬路經常被撞(食物短缺年份捱餓),久而久之色盲(短脖子鹿)死絕了或者因為缺陷無法獲得異性的喜歡,沒法繁殖後代延續基因。進而導致了色盲(短脖子鹿)消亡,只剩下不色盲(長頸鹿)。人類歷史還短,所以色盲沒被淘汰乾淨。

第二種可能:色盲不是弱勢而是優勢。如很多回答提到的色盲優勢,總結一句話就是色盲不是弱勢或者無用基因,也就不存在被淘汰的可能了。作為一個專注色盲四十年的資深人士,真應該從這方面回答一下這個問題,哈哈。

第三種可能:人類智慧彌補了自然缺陷,人類進化喪失了動力。

前兩種可能並沒有說出動物進化的實質。第三種可能提出了進化動力觀點,不止人類,其它動物也存在進化動力喪失停止進化的情況。動物進化並不是一種追求極致的過程,而是一種差不多就行的狀況。我們把這個問題擴展成“人類進化史為什麼保留無用或者弱勢基因?”可能更具備一般規律。

在說明這個問題之前先說說色盲。人類發現自己色盲時間並不長,還不到三百年曆史,發明辨圖時間更短,也就幾十年,下面這個圖數字6我完全看不,數字8靈異一些,有時候看不見,有時候看得見。

色盲基因的由沒搞太清楚,很多回答詳細介紹了哺乳動物大部分色盲,人類有了啥細胞一類的專業知識,這裡不再贅述。但為啥人類就有了辨色能力,辨色細胞怎麼無中生有的仍有待求證。另外很多回答也詳細介紹了色盲人群的優勢。所以,現在說色盲是弱勢基因可能為時過早。但是為了討論這個問題,我們姑且認為色盲是一種無用的,弱勢的基因,為什麼沒有被淘汰呢?

不止色盲,很多弱勢的無用的基因並沒有被淘汰。有的研究表明,人體基因很大一部分是無用的,因為他們不參與遺傳也就不會被消滅,所以在研究人類起源的時候會用到這部分基因。但基因顯然不是為了被研究而進化的。從這個方面來看生物進化並不是一定要除舊立新,兩者共存才是普遍現象。

拋開基因層面,宏觀來看,生物進化也不是一種極致行為。獅子為了捕食進化出了尖牙利爪,身體各個機能完全和獵殺匹配,彷彿進化就是這麼極致!但再想想,獅子為啥不進化出機關槍來打羚羊呢?顯然進化並不極致。另外一個普遍例子是外來物種,外來物種的泛濫表明,有很多不是本土的動物更加適應本土環境,比如巴西龜,比我們本地烏龜更適應東亞大陸環境。為什麼本地龜沒有進化到巴西龜這麼強大呢,顯然是原有機能已經能適應環境,繁衍生息,進化動力喪失了。

同時還有一個很重要的因素,基因多樣化對保持物種繁衍非常重要。看著另類、無用甚至應該被淘汰都只是我們現在的觀點,也許這些個體存在某種天然優勢,在大的滅絕面前可以生存並維繫物種的繁衍。如果人類也像選糧食種子一樣,按照現在標準優中選優,個個出類拔萃完全符合當今主流審美觀,可能也離滅亡不遠了。


行走記談

我就是色弱,說實話因為這個自身無法改變的原因我的人生受到了很大的影響!特別是在我們這樣一個單單憑藉一本日本人發明後在九十年代初就因為識別錯誤率很高而廢止的東西來決定色弱人群的人生。這個東西叫《色盲檢查圖》,是一位叫石原氏的日本人在1916年發明的,我們國家自己最早出版的是1958年俞自萍的,至今我們國家使用的所有色覺檢查圖與其並沒有太大的區別,只是圖形上有所改動,頁數增加罷了(現在好像有五個版本),其繪製方法完全一樣,屬於典型的舶來品。早在20世紀90年代初,日本人就發現用這種圖檢測顏色錯誤率很高而將其廢除,歐美很多國家也早就廢除了這種方法。色弱本來就是按照多數人的色覺先入為主靠臆測他人的視覺發明的概念。按照,所謂的“色盲”的標準,真正的色盲反而是現在這批大部分正常的人,在“色盲”所擅長的波長分辨區域裡面,正常色覺的人什麼會吧好幾種顏色認為是同一種顏色。真正眼睛裡是黑白世界的在全世界幾乎是很少的。全世界對於顏色的研究都沒有很徹底,目前歐美和日本稍稍走在了前面,他們敢於自我否定,對於自身曾經不合理的東西進行批判並及時改正。而中國這一方面的研究幾乎是空白,都是簡單地學習國外的成果,對於別人已經廢除的不合理的東西,我們還將其當做寶貝,固步自封,並對自己的民眾進行極不合理的限制,讓人心痛。


冷楓曉月

為什麼不保存,難道現代科技發展有新的技術之後就把以前的技術給廢棄掉😜。那你試想看看會有什麼結果!看看咱們國家發展就知道了,沒有基礎,不大力發展基礎,以為可以一步登天,且很多做到一步登天,看結果是斷層。這又不是修道後得道直接成仙飛昇,但要考慮得道成魔啊!你說人類保留,錯誤的理解。人類,生命在繁衍,但進化或者改變,變革為什麼很慢。因為DNA嗎!應該不是而是DNA架構所產生的能量場,能量場穩定一切穩定,不穩定各種問題,比如蛋白質製造,不好好製造,或者製造成什麼誰知道。

而要保留色盲基因,應該是色盲基因是基礎功能,所以DNA給保留了起來。就算不保留,按DNA生命基本原理,可以製造一切的一切。關鍵在於能量,能量夠了,生命可以實現需要現實的一切,


星遊2

紅綠色弱是一種原始人類野生生存的技能。紅綠色弱,能夠提高人類在夜間的夜視能力。因此,外國有的軍隊專門挑選紅綠色弱的人作為夜間的狙擊手。

既然人類能夠保留色弱這種基因。就說明他的存在即合理,符合大自然的優勝略汰。

不用自卑,色弱不是殘疾,而是一種進化。只是人類,進入到現代文明社會以後,以多數人的色覺為標準,而忽視了紅綠色弱人群的利益,這是人類的一種不公平。

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365娛樂

幾乎在研究色盲的科學家和醫生,都不色盲,所以根據不知道色盲是什麼東西,別以為色盲有一個盲字,大家以為色盲者看到的世界是黑白的,這就大錯特錯了,色盲者只是對顏色不夠敏銳,有些複雜的顏色混淆在一起,就難以區分出來,只要不做醫生、化驗員、平面設計等這些要求對顏色要求高就可以了,色盲者看到的世界還是五光十色的。

有一個紅綠色盲者,是從事裝修工作,有次香港到大陸的油漆師傅。怎麼樣也調不出從香港帶來的藍色色板,他一看,加點紅色的油漆吧,師傅加了點紅色油漆,馬上能調得出與色板一樣的顏色了。

還有一個紅綠色盲者,開車十多年,行程二十多萬公里,可以一天開800公里,也曾經開到時速165公里,從未出中事故大事故,也未衝過紅綠燈,現在紅綠燈已經在綠燈加入了藍色的色素了,他還特別喜歡晚上開公路,我不鼓勵紅色盲開車,但是,從上面的例子,色盲是不影響開車的,因為現實生活中,遇到的顏色根本沒有驗色卡的顏色豐富和複雜,希望是按照紅綠燈的單一顏色,來判斷是否符合開車的條件


老作123456

這是個好問題。同問!

我猜測提問達人大概想討論一下,既然色盲的人有視覺缺陷,那麼色盲遺傳就應該漫長殘酷的生存競爭中被淘汰掉,然而事實上並沒有。

類似的情況有很多很多,恭請高人解惑。


二千栩栩

少數個體並不代表是錯的,如果人類大部分是色盲,那麼現在能識別顏色的人也會被稱為一種有病。如果色盲人數與不色盲人數相當,那麼也不會被稱為有病。你能說藍瞳孔是有病嗎?你能說金髮是有病嗎?黑色皮膚是一種病嗎?白色皮膚是一種病嗎?歐洲人不會亞洲蹲是遺傳病嗎?色盲並不會對人類種族生存帶來負面影響,瞎才是病,因為如果瞎的物種個體多會導致該物種被淘汰掉的機率變大。大自然物種都是有一個大目標叫物種生存和繁衍。你以為樹為什麼要長高?花為什麼要鮮豔?它們的初衷可不是為了這世界好看一點。


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