人类进化史为什么保留了色盲基因?

BeYourGuy

回答这个问题之前,先明确一点:

很多人认为色盲色弱是一种遗传疾病,是一种缺陷,“盲”和“弱”都可以体现出其性质。

然而这个观点不全对,人类色觉异常的渊源并没有那么简单,甚至可能是一种优势!

要解释清楚整件事还要从眼睛的进化开始讲起。

眼算得上是地球生物最精妙的结构之一了,它的起源之谜困扰了很多代人。

连提出自然选择学说的达尔文也曾表示过眼睛的起源很难用进化的观点解释

不过随着科学的发展,我们对生物的进化有了更加深入的研究,才得以还原眼睛进化的历程。

在上个世纪九十年代,分子进化的新研究成果表明,地球上所有生物的眼睛都是单次起源的产物。

最早最原始的眼睛结构非常简单,仅仅由个别含色素的感光细胞组成,称之为眼点。

涡虫呆滞的眼点就是一种比较原始的眼睛

它只能感受光照,并不能够成像。

但对那个时期的生物而言,光线突然变化就很可能意味着捕食者的接近,能感受到这样的变化就带来了巨大的生存优势。

这一结构出现之后,为了更加精准地感知具体方向的光线变化,感光细胞逐渐向内凹陷。

由平面向坑状、碗状、半球状变化,最终形成的结构像是一个拥有小孔的球形。

眼睛进化示意图

这样的结构有两个巨大的优势,一个是具有很强的方向性,能够判断具体某个方向的光线变化。

二是利用小孔成像原理,能够模糊地感知物体的运动。

最后发展成拥有角膜、晶状体等结构的高级结构,也就是现在大部分高级动物的眼睛。

这种眼睛在5.4亿年前的脊索动物身上就已经存在了。

在眼睛结构变化的同时,视网膜上感光细胞有着巨大的发展。

在约6000万年的时间里,眼睛里感受颜色的视锥细胞从1种增加到了4种

每种视锥细胞都拥有不同的视蛋白,可以感受不同频率的光线,从而形成彩色视觉。

图中黄色的便是视锥细胞

此后的几亿年时间里,大多数的脊索动物都拥有这样色彩丰富的眼睛,包括哺乳动物的祖先以及恐龙。

它们眼中的世界比如今任何哺乳动物的世界都要更加艳丽丰富。

到恐龙时代,哺乳动物被打压成为了弱势群体,几乎没有太多的生存空间。

哺乳动物也只好另辟蹊径,保持小巧的体型,在恐龙的裆下“苟且偷生”。

恐龙时代的一种小型哺乳动物

因为恐龙冷血的属性,在夜间温度较低的时候行动会变得迟缓,对哺乳动物的威胁也降低了不少。

所以那个时期几乎所有的哺乳动物都是夜行性动物

昼伏夜出的生活方式对眼睛又有了新的要求。

原本的四种视锥细胞在夜晚昏暗的环境中不再是一种优势,反而是很大的劣势。

在三叠纪晚期至侏罗纪早期生活的一种哺乳动物

在生存的压力下,哺乳动物在原本视锥细胞的基础上突变出了一种全新的视杆细胞。

视杆细胞对识别颜色没有任何贡献,但是却能感受微弱的光线。

这一变化让哺乳动物更加适应夜行的生存方式,视杆细胞在数量上也迅速超过了视锥细胞。

但这还不算完,哺乳动物后来还丢掉了两种视蛋白,只剩下了两种视锥细胞。

按现在的标准来看,就是妥妥的色盲。

人类的眼睛拥有1.2亿个视杆细胞,600~700万个视锥细胞

约6500万年前,某种灾害导致了恐龙的大危机,所有体型庞大的恐龙都因为生存压力骤增而喜闻乐见地灭绝了。

而体形小巧在夹缝中生存的哺乳动物迎来了“农奴翻身做主人”的绝佳良机。

我们的祖先当然没有放过这个机会,开启了哺乳动物崛起的新篇章。

短短2000万年的时间,哺乳动物这帮色盲就称霸了整个大陆。

至今,整个哺乳动物家族几乎全是红绿不分的色盲。

而人类很幸运也很特殊,我们祖先的绿色视蛋白发生了一些变异,感受光线的波长范围出现了偏移,拥有了全新的红色视蛋白。

人类三种视锥细胞的峰值

一种理论认为,红色视蛋白的出现有利于灵长类在树梢上发现成熟的果实,所以在这一性状得以保留。

到人类出现,蓝、绿、红的三色视觉系统依旧稳固。

听起来似乎这样的配置也算得上优良,但其实并不是。

由于红色视蛋白与绿色视蛋白的暧昧关系,两者最敏感的波长只相差30纳米。

可见光谱的波长范围约有200纳米,实际上人类的三色视觉并不能比较全面的覆盖整个可见光谱。

和鸟类、鱼类、爬行类等动物的眼睛相比,某种程度上人类依旧还是个色盲。

人类与皮皮虾的色觉对比

除此之外,由于控制两种视蛋白的基因位置非常靠近,容易出现异常,从而丧失或降低对相应色彩的感受能力。

这部分人就是我们所说的色盲或者色弱患者。

其中就以红绿色盲或色弱居多,他们有不同程度的色觉障碍,表现在区分红绿两色的能力上。

红绿色盲视觉下的老虎

这也是老虎一身橙装却能闷声发大财的原因

作为一种缺陷,理应在自然选择下被淘汰才是,可色觉障碍人群的数量竟然占全人类的7%-10%。

一般认为,一种隐性遗传疾病,发病率大于5%,那就表明这种性状具有一定的遗传优势。

根据1992年发表的一篇文章中的观点,色盲或色弱患者在黄棕色区间的色彩敏感度要高于一般人。

具体表现为在自然环境中可以更快地识破猎物的保护色伪装。

除此之外,一些色盲患者还拥有极强的夜视能力。

传闻说一战时,英军在夜晚派出的侦查员有很多都是色弱或者色盲的士兵。

这些缺陷带来的优势或许能得出一种全新的观点。

色盲色弱的高发并不是因为还没来得及被自然淘汰,恰恰相反,很可能是因为优势而保留下来。

换句话说,也许色盲或色弱的你,祖辈正是部落里的精英!

可如今却成为了弱势群体,要面对各种各样的歧视与偏见,令人感慨。

插个题外话,在我国,色弱色盲患者们面临着重重阻力,首当其冲的便是机动车驾驶问题。

很多国家都已经改进了交通信号灯的设计,让很多色觉障碍者也能坐上主驾驶的位置。

一种为色盲色弱人士改良的交通灯

希望在未来,能在国内见到这样的简单又有意义的改进。

毕竟缺陷也好优势也罢,曾经靠身体生存的人类早已走向了依靠头脑与协作的社会生活。


SMETalk

这个问题问的不对,应该是问,为什么人类相比于其他哺乳动物,进化出了能够辨别彩色的基因。

这个事情最早就要从恐龙时代说起。

在那个时候,恐龙这种爬行动物生殖能力强、体型庞大,在生物竞争中占有非常有利的地位,哺乳动物在那个时候基本上是竞争不过爬行动物的,所以一般都是体型瘦小,并且利用爬行动物是冷血动物、在夜间行动能力较弱的特点,大部分选择在夜间活动。

↑恐龙时代的小型哺乳动物↑

而对于生物而言,几乎是不养无用的基因,所以在夜间活动的哺乳动物根本就不需要识别彩色的能力,而需要更加优良的夜视能力和运动捕捉能力。

动物的眼睛里有两种感受光的细胞:视杆细胞和视锥细胞,两种细胞负责的功能不一样,其中视锥细胞是用来感受颜色的(对于人而言,有三种视锥细胞,分别用来感受红绿蓝三种颜色的光),视杆细胞则是用来感受光的强弱的。显然,为了适应夜间活动,哺乳动物眼睛中的感光细胞以视杆细胞为主,方便他们的夜行生活。

↑两种不同的视觉细胞↑

直到恐龙灭绝、哺乳动物占据天下,我们的祖先才从黑暗中走向了光明,开始重新适应这个五彩斑斓的世界,但是因为相对而言时间还是比较短,所以至今为止,大部分的哺乳动物都是色盲或者色弱。

灵长类动物在视觉方面是哺乳动物中的异类。

灵长类动物实在是哺乳动物中的异类,因为他是目前为止极少数眼睛内含有三种视锥细胞的生物,所以相比于其他哺乳动物,灵长类动物能够识别出来更多的颜色。科学家推测,这可能与灵长类动物需要采集果实、因此对果实颜色更加敏感有利于他们的生存有关。当然,这种进化现在看起来非常的仓促,一不小心就退回我们的祖先那种色盲、色弱的状态中去了,这也是为什么身为灵长类的我们,色盲、色弱发生的概率几乎能有8%的原因。

因此,人类能够识别色彩,是运气,色盲和色弱其实才是哺乳动物的正常状态。而三种视锥细胞在大自然看来,简直就是弱鸡——要知道,皮皮虾居然有多达十六种视觉细胞

,所以他们的色彩世界应该是爆炸一般地绚丽多彩吧。

↑皮皮虾不仅自己长得绚丽多彩,他们也能够识别更多的颜色↑

当然,人类中也有一种异类,就是所谓的“四色视觉”者。由于基因的突变,他们有第四种视锥细胞,所以相比普通的人类能够识别更多的颜色,对不同的颜色也更加敏感。

↑四色视觉者所作的画作↑

色盲、色弱其实是一种超能力。

第一次世界大战的时候,英国广泛招收患有色盲症的民众入伍,而他们的任务就是在那个没有夜视仪的时代执行夜间侦察任务。事实上,确实有科学研究表明,色盲和色弱的人群具有更好的夜间视力。

其实你问一问你周围患有色盲症的同学,他们也应该会有这种体会。所以千万不要歧视色盲、色弱,他们可是有超能力的,我们的祖先也正是凭借这种夜行的超能力生存了下来。


SilentTurbine

图注:常用的色盲色弱判断图,图片来自网络

我们经常会谈论色盲,查体的时候总是会有一个老医生拿着一本由各种颜色颗粒组成的图册让我们分辨数字和字母,以确定我们是否是色盲。

图注:人类对于颜色的判断其实是不一样的,图片来自网络

“色盲”这个名字其实并不合适,因为这两个字本身就已经是在宣判色盲是一种不正常的生理结构,是一种缺陷。其实色盲并不是疾病,更不是缺陷,他们只是看到的颜色与大部分看到的颜色不太一样罢了,本没有导致机体和心理功能出现问题,更不会影响生存。要知道,在地球上有8%的人是色盲,这是一个非常大的数量。

图注:中生代的哺乳动物还非常弱小,图片来自网络

色盲基因也并不是在人类的演化中独立出现并且一代代遗传下来的,其实这个基因是我们哺乳动物共同拥有的,来自于亿万年前的老祖宗。在中生代时期,当时早期的哺乳动物刚刚出现,它们还非常弱小,生活在恐龙的阴影之下。为了逃避遭到恐龙猎杀,哺乳动物白天都躲在洞里睡觉,夜晚才敢出来觅食,所以哺乳动物只具有黑白两色视觉,因为黑夜里几乎看不到颜色,只需要辨别黑白及其中的过渡色就可以啦。

图注:鸟类具有四色视觉,因此其羽毛颜色非常艳丽,图片来自网络

图注:水果可能是让我们具有三色视觉的源头,图片来自网络

当恐龙(非鸟恐龙)灭绝之后,哺乳动物开始在白天活动,可以继承自祖先的两色视觉基因限制了哺乳动物的视力。我们人类所在的灵长目家族是哺乳动物动物中非常特殊的一支,也许是因为我们要采食各种果实,而判断果实是否可食或者成熟需要依靠颜色判断,所以一部分灵长类演化出了三色视觉的基因,而我们就继承了这种基因,看到了一个五彩斑斓的世界。与其他哺乳动物相比,我们是幸运的,因为我们具有三色视觉,我们才会创造出颜色多变艳丽的艺术、服装等等。其他哺乳动物因为只有两色视觉,所以它们眼睛中的世界是单调的,导致的后果是大部分哺乳动物的体色也比较单调,缺乏丰富的色彩,因为好看自己也看不到。与哺乳动物相比,鸟类具有非常多变和艳丽的色彩,因为它们具有更丰富的四色视觉,这继承自其祖先恐龙。


尽管我们人类拥有三色视觉,但是基因中依然有两色视觉的痕迹,所以一些基因显性成为我们所说的“色盲”。相比具有三色视觉的人,“色盲”在视觉上具有自身的优势:比如他们具有优秀的夜视能力,在黑暗一片中比我们看东西更清楚;敏锐的颜色辨别能力,这里要辨别的不是各种颜色,而是同一种颜色的不同深度。

图注:有研究者认为梵高就是色盲,所以他的作品用色非常独特,图片来自网络

最后总结一下,色盲基因并非一种有害基因或者基因缺陷,它是一种正常现象,其会一般保留在人类身体内,并且一代代传下去的!


古生物探索

第一种可能:时间不够长。按照一般进化理论,色盲分不清红绿灯(短脖子鹿吃不到高处树叶),过马路经常被撞(食物短缺年份挨饿),久而久之色盲(短脖子鹿)死绝了或者因为缺陷无法获得异性的喜欢,没法繁殖后代延续基因。进而导致了色盲(短脖子鹿)消亡,只剩下不色盲(长颈鹿)。人类历史还短,所以色盲没被淘汰干净。

第二种可能:色盲不是弱势而是优势。如很多回答提到的色盲优势,总结一句话就是色盲不是弱势或者无用基因,也就不存在被淘汰的可能了。作为一个专注色盲四十年的资深人士,真应该从这方面回答一下这个问题,哈哈。

第三种可能:人类智慧弥补了自然缺陷,人类进化丧失了动力。

前两种可能并没有说出动物进化的实质。第三种可能提出了进化动力观点,不止人类,其它动物也存在进化动力丧失停止进化的情况。动物进化并不是一种追求极致的过程,而是一种差不多就行的状况。我们把这个问题扩展成

“人类进化史为什么保留无用或者弱势基因?”可能更具备一般规律。

在说明这个问题之前先说说色盲。人类发现自己色盲时间并不长,还不到三百年历史,发明辨图时间更短,也就几十年,下面这个图数字6我完全看不,数字8灵异一些,有时候看不见,有时候看得见。

色盲基因的由没搞太清楚,很多回答详细介绍了哺乳动物大部分色盲,人类有了啥细胞一类的专业知识,这里不再赘述。但为啥人类就有了辨色能力,辨色细胞怎么无中生有的仍有待求证。另外很多回答也详细介绍了色盲人群的优势。所以,现在说色盲是弱势基因可能为时过早。但是为了讨论这个问题,我们姑且认为色盲是一种无用的,弱势的基因,为什么没有被淘汰呢?

不止色盲,很多弱势的无用的基因并没有被淘汰。有的研究表明,人体基因很大一部分是无用的,因为他们不参与遗传也就不会被消灭,所以在研究人类起源的时候会用到这部分基因。但基因显然不是为了被研究而进化的。从这个方面来看生物进化并不是一定要除旧立新,两者共存才是普遍现象。

抛开基因层面,宏观来看,生物进化也不是一种极致行为。狮子为了捕食进化出了尖牙利爪,身体各个机能完全和猎杀匹配,仿佛进化就是这么极致!但再想想,狮子为啥不进化出机关枪来打羚羊呢?显然进化并不极致。另外一个普遍例子是外来物种,外来物种的泛滥表明,有很多不是本土的动物更加适应本土环境,比如巴西龟,比我们本地乌龟更适应东亚大陆环境。为什么本地龟没有进化到巴西龟这么强大呢,显然是原有机能已经能适应环境,繁衍生息,进化动力丧失了。

同时还有一个很重要的因素,基因多样化对保持物种繁衍非常重要。看着另类、无用甚至应该被淘汰都只是我们现在的观点,也许这些个体存在某种天然优势,在大的灭绝面前可以生存并维系物种的繁衍。如果人类也像选粮食种子一样,按照现在标准优中选优,个个出类拔萃完全符合当今主流审美观,可能也离灭亡不远了。


行走记谈

红绿色弱是一种原始人类野生生存的技能。红绿色弱,能够提高人类在夜间的夜视能力。因此,外国有的军队专门挑选红绿色弱的人作为夜间的狙击手。

既然人类能够保留色弱这种基因。就说明他的存在即合理,符合大自然的优胜略汰。

不用自卑,色弱不是残疾,而是一种进化。只是人类,进入到现代文明社会以后,以多数人的色觉为标准,而忽视了红绿色弱人群的利益,这是人类的一种不公平。

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365娱乐

我就是色弱,说实话因为这个自身无法改变的原因我的人生受到了很大的影响!特别是在我们这样一个单单凭借一本日本人发明后在九十年代初就因为识别错误率很高而废止的东西来决定色弱人群的人生。这个东西叫《色盲检查图》,是一位叫石原氏的日本人在1916年发明的,我们国家自己最早出版的是1958年俞自萍的,至今我们国家使用的所有色觉检查图与其并没有太大的区别,只是图形上有所改动,页数增加罢了(现在好像有五个版本),其绘制方法完全一样,属于典型的舶来品。早在20世纪90年代初,日本人就发现用这种图检测颜色错误率很高而将其废除,欧美很多国家也早就废除了这种方法。色弱本来就是按照多数人的色觉先入为主靠臆测他人的视觉发明的概念。按照,所谓的“色盲”的标准,真正的色盲反而是现在这批大部分正常的人,在“色盲”所擅长的波长分辨区域里面,正常色觉的人什么会吧好几种颜色认为是同一种颜色。真正眼睛里是黑白世界的在全世界几乎是很少的。全世界对于颜色的研究都没有很彻底,目前欧美和日本稍稍走在了前面,他们敢于自我否定,对于自身曾经不合理的东西进行批判并及时改正。而中国这一方面的研究几乎是空白,都是简单地学习国外的成果,对于别人已经废除的不合理的东西,我们还将其当做宝贝,固步自封,并对自己的民众进行极不合理的限制,让人心痛。


冷枫晓月

为什么不保存,难道现代科技发展有新的技术之后就把以前的技术给废弃掉😜。那你试想看看会有什么结果!看看咱们国家发展就知道了,没有基础,不大力发展基础,以为可以一步登天,且很多做到一步登天,看结果是断层。这又不是修道后得道直接成仙飞升,但要考虑得道成魔啊!你说人类保留,错误的理解。人类,生命在繁衍,但进化或者改变,变革为什么很慢。因为DNA吗!应该不是而是DNA架构所产生的能量场,能量场稳定一切稳定,不稳定各种问题,比如蛋白质制造,不好好制造,或者制造成什么谁知道。

而要保留色盲基因,应该是色盲基因是基础功能,所以DNA给保留了起来。就算不保留,按DNA生命基本原理,可以制造一切的一切。关键在于能量,能量够了,生命可以实现需要现实的一切,


星遊2

几乎在研究色盲的科学家和医生,都不色盲,所以根据不知道色盲是什么东西,别以为色盲有一个盲字,大家以为色盲者看到的世界是黑白的,这就大错特错了,色盲者只是对颜色不够敏锐,有些复杂的颜色混淆在一起,就难以区分出来,只要不做医生、化验员、平面设计等这些要求对颜色要求高就可以了,色盲者看到的世界还是五光十色的。

有一个红绿色盲者,是从事装修工作,有次香港到大陆的油漆师傅。怎么样也调不出从香港带来的蓝色色板,他一看,加点红色的油漆吧,师傅加了点红色油漆,马上能调得出与色板一样的颜色了。

还有一个红绿色盲者,开车十多年,行程二十多万公里,可以一天开800公里,也曾经开到时速165公里,从未出中事故大事故,也未冲过红绿灯,现在红绿灯已经在绿灯加入了蓝色的色素了,他还特别喜欢晚上开公路,我不鼓励红色盲开车,但是,从上面的例子,色盲是不影响开车的,因为现实生活中,遇到的颜色根本没有验色卡的颜色丰富和复杂,希望是按照红绿灯的单一颜色,来判断是否符合开车的条件


老作123456

这是个好问题。同问!

我猜测提问达人大概想讨论一下,既然色盲的人有视觉缺陷,那么色盲遗传就应该漫长残酷的生存竞争中被淘汰掉,然而事实上并没有。

类似的情况有很多很多,恭请高人解惑。


二千栩栩

少数个体并不代表是错的,如果人类大部分是色盲,那么现在能识别颜色的人也会被称为一种有病。如果色盲人数与不色盲人数相当,那么也不会被称为有病。你能说蓝瞳孔是有病吗?你能说金发是有病吗?黑色皮肤是一种病吗?白色皮肤是一种病吗?欧洲人不会亚洲蹲是遗传病吗?色盲并不会对人类种族生存带来负面影响,瞎才是病,因为如果瞎的物种个体多会导致该物种被淘汰掉的机率变大。大自然物种都是有一个大目标叫物种生存和繁衍。你以为树为什么要长高?花为什么要鲜艳?它们的初衷可不是为了这世界好看一点。


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