人類進化史爲什麼保留了色盲基因?

BeYourGuy


這個事兒的關鍵是,色盲並不致死。

其實人類的祖先就是色盲。從某種意義上來說,彩色視覺才是後來出現的。

人類的夜行性祖先並沒有強大的彩色視覺能力,只有適應夜晚活動的發達的暗視力。這些在夜晚出沒的動物的視網膜上,滿滿的都是視杆細胞,這些棒子一樣的細胞只能分辨光線的明暗。今天,我們在月光下仍然能看見一個黑白的世界,那就是視杆細胞發揮作用的結果。

在6500萬年前,發生了兩個大事件,徹底改變了人類祖先的命運。一是稱霸地球近2億年的恐龍家族滅絕了,二是開花植株最終取代裸子植物成為新興的植物霸主,整個世界都變成了花朵的海洋。 而我們的祖先也有了新的生活,它們再也不用在巨獸的腳邊偷偷摸摸地趁著夜色活動了,白天的世界充滿色彩。

而開花植物的到來,為世界帶來了更多的色彩,葉黃素、胡蘿蔔素、花青素更是把植物世界塗抹得五顏六色。這就好比,電視機突然從黑白時代切換到了彩色時代,眼睛不夠用了,還真的是不夠用了。 人類祖先眼睛要對付的可不是電視裡的肥皂劇,而是生死攸關的大事情。

在演化過程中,人類的祖先逐漸依賴於各種果實,嫩芽這樣的食物,使得分辨顏色成為一種非常重要的能力。因為植物身體上不同的顏色,代表了植物不同的生長階段,比如像香椿這樣鮮紅色的嫩葉通常是有毒的警示標誌,而紅色的蘋果果實則是成熟可食用的信號,只有那些善於選擇正確食物的人類祖先才能避免毒素,獲取更多的營養。

當然,也就有更多的繁殖機會,把自己的基因傳遞下去,而這些基因也就深深地鐫刻在了我們的遺傳系統之中。 於是,在人類祖先中一些幸運兒獲得了更大的生存優勢,因為在它們的視網膜上出現了一些專門分辨色彩的細胞,這些細胞因為錐子般的身材,得名視錐細胞。分別能感受紅色、綠色和藍色這三種原色,讓人類有了完整的彩色視覺。

色盲基因存在有可能有利於躲避捕食者,所以這個基因也是有好處的。

到今天色盲和色弱成為一個無法被選擇掉的特徵。因為即便是色盲也不影響生活啊,也能產生後代,所以這個基因還要傳遞很久。

更多關於植物和人類的關係,歡迎收看“植物有話說”視頻。


植物人史軍


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


人類色盲分為全色盲、紅綠色盲,全色盲比較少,紅綠色盲比例較高達8%。

色盲和人的彩色視覺能力進化存在關係:

哺乳動物初期進化出現時,天下是爬行動物的,也就是恐龍祖先,爬行動物身體巨大且數量多,生殖力也強。胎生哺乳動物無法與其抗衡,只能在夜間活動,可爬行動物為冷血動物,夜間體溫低,活動能力減低,夜間彩色視覺一般無用,這令哺乳動物喪失了綠、藍色視蛋白,進化出更加敏感和適合夜間的灰度視覺。因紅和紫在可見光兩端離得過遠,於是為了補償,哺乳動物紅色視蛋白便朝短波方向有所偏移,至黃色區域。

靈長類出現後,已學會食用果實來攝取能量。成熟果實更甜,糖分也更多,若比其他同類更能找到成熟果實,便會具備更大生存優勢,於是靈長類於進化過程中重新獲得了彩色視覺。黃綠色視蛋白進化出的副本向紅色偏移,令靈長類可以分辨紅綠色。

這種配置雖可用,但不夠優良,人紅色和綠色視蛋白最敏感波長差30納米,但全可見光波譜寬大約是200納米,所以人類於某種意義來說屬於天生色弱。人紅色視蛋白來自綠色視蛋白基因偶然的倍增,故紅綠基因是挨著的,同樣於X染色體上,此種情況易造成有一個基因出現失效,產生紅綠色盲,這也是8%高發病率原因,所以人類並無色盲基因,而是因為彩色視蛋白基因配置令人類易出現紅綠色盲。


光線醫生


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


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


我的回答並不專業,但是很實際。

我不是色盲,但是色弱,對生活並沒有什麼影響,同樣這也不是什麼疾病。所以請色弱的朋友不要懷疑自己。

對於目前來說最讓我忍受不了的就是醫院拿出色弱圖來決定別人是否有色弱,並且把這種情況定義為基因缺陷,從此面對生活就會有很多麻煩,比如高考不能報考一些專業,考駕照不能順利通過體檢等。

接下來說一下我遭遇的現實情況吧,因為知道自己色弱,對於那些圖片來說分不太清,所以我想走捷徑,當然不是給紅包,而是在網上看到一篇文章,講的是如何用其他的方法讀出色弱圖裡的圖案及數字,然後我就開始研究,最後發現真的好用。具體方法比較複雜,大家想了解百度一下就可以。

然後我就順利通過了體檢,很可笑,我居然變成了醫生眼中的“正常人”。

所以說不管是色盲還是色弱,有問題的不是我們自身,而是社會制度,只有建立起全面的社會規章,我們的生活並沒有什麼不同。


楊威1269


並沒有單獨的色盲或色弱基因。

要識別色彩需要特別的基因,生物並沒有天生具有識別色彩的能力,然後通過特殊的基因將這種能力加以抑制,事實不是這樣的。恰恰相反,如果你缺乏識別某種基色的能力,那你就會成為相應的色盲,如果識別能力差勁,那你就是所謂的色弱。所以,

保留了色盲基因的說法不對,事實只是某些人缺失了有功能的識別色彩的基因,導致視網膜上的桿狀細胞的類型不全。


在討論人類的色盲和色弱之前,首先要知道一件事,哺乳動物中的多數都是色盲!或者說具體一點都是紅綠色盲。它們只能識別兩種顏色,沒有三原色的眼睛,也就不能獲得真彩色的視覺效應。


人類之所以不是紅綠色盲,是因為我們的靈長類老祖先演化出了識別紅光的基因,而這個基因來自於識別綠光的基因的複製和變異。而有了藍綠紅這三種色覺之後,我們的大腦就能將其組合成真彩色的視覺世界。事實上我們用的各種真彩色屏幕,都是巧妙的利用三原色原理來製作的。

為什麼靈長類祖先會演化出識別紅色的基因?

答案是,也許是為了分辨水果是否成熟。

許多水果在成熟後都會變色,而變紅是常見方式。但如果吃水果的動物分辨不出紅色,這種變化就毫無意義。結果子的許多植物,都需要動物來吃它,然後幫助它撒播種子到更廣泛的區域去。但種子成熟之前就被吃掉,對植物就一點好處都沒有了,因此結果子的植物和吃水果的動物尤其是靈長類動物之間,在百萬年的演化中彼此適應,發生了所謂的協同進化,植物通過改變水果的顏色、味道和口感來“告訴”動物蜜桃成熟了,而動物則長出一雙能識別植物成熟的慧眼,畢竟眼睛能感知的範圍比鼻子和舌頭可遠多了。

而人類雖然下地了,食譜也廣泛了,不再依靠吃水果過日子,但我們依然保留了識別紅色的基因。因為真彩色的視覺世界還有別的用處,不僅僅用來識別水果。


人類中的色盲比例很高,這意味著色盲並非全是壞處。

圖示:色盲眼中的世界。左上是正常色覺;右上為綠色盲眼中的圖像;左下則是紅色盲眼中的圖像;右下是藍色盲眼中的圖像。


一般來說,毫無價值的遺傳性疾病,在一個足夠大的人群中佔比不應該超過5%。色盲和色弱都毫無疑問的是一種遺傳性疾病。但色覺障礙人群的比例,據估算在男性中大約佔5%-8%,女性很少,因為這些基因位於X染色體上。這與左利手(俗稱左撇子)在人群中的比例相似。從遺傳學的角度看,這意味著雖然色盲和色弱具有不利的一面,但同時在某些方面很可能具有潛在優勢,才會出現這樣的一種比較穩定的比例。即不佔多數的同時,又不會徹底消亡。


在這種情況下,迫使遺傳學家想辦法解釋,為何如此?即都找到色覺障礙是否在某種情況下反倒處於有利的地位。答案很快就找到了,夜視能力!


實際上考慮到哺乳動物大多是色盲,同時哺乳動物在歷史上曾經就是夜行動物(在恐龍全盛期,哺乳動物變成了夜行動物,以避開和恐龍的正面競爭),而降低色覺對於夜視是有好處的,有證據認為哺乳動物是故意變成色盲的,就是因為從日行變成了夜行,降低對色覺的敏感度,有利於夜視。


所以,這大概就是為何在人類中,色盲和色弱在遠古時期沒有被淘汰的緣故吧。至於到了現代化社會中,這樣的缺陷並不會妨礙生存,雖然無法從事某些職業。實際上,人類社會直到開始實行紅黃綠交通燈制度,然後火車司機出了許多次莫名其妙的車禍之後,才發現了部分人分不清紅綠的情況,然後才有了專門的測試色盲和色弱的方法呢。


總之,今日之人類社會,並不完全依靠我們固有的能力生存,而更多依靠工具和彼此協作生存。因此色盲和色弱其實並不是什麼大問題。而且現在還有了校正色盲的眼鏡。


三思逍遙


猿子和其它動物少數有存在先天色盲基因攝帶者存在色盲基因。是因為第一代高度文明人類選擇猿子進行改造過程中屬於半成品,改造猿子大腦促進進化發育又封印限制大腦超級開發自我保護,改造四肢,肌肉,不改造脊椎,骨胳,沒有完善生殖器官,五官內臟,甚至染色體基因存在許多缺陷,所以現在人類染色體少數先天攝帶存在隱形色盲基因存在……。


擦肩而過的世界


人類和動物眼睛的辨色能力的強與弱,從來就不是因所謂“人類的進化史保留了色盲基因”導致的!人類的色盲和眼睛視力的正常與變異,全都是靈魂在生命造化的孕育中,有意安排決定的!這與人類的所謂遺傳基因和後天所謂的不良生活習慣,以及所謂的環境影響,根本沒有任何關係!一句話,人類生命的健康與否,全是靈魂造化於生命孕育中,意識清晰的準確界定!


我乃天空


只是因為大部分人看到的草的顏色是綠色,所以才說這種顏色叫“綠色”。但誰知道色盲是差的變異還是好的變異呢?萬一色盲的人看到的顏色才是正確的顏色呢?萬一色盲的人是第一批上陸地呼吸,第一批使用工具,第一批吃螃蟹的人呢…………

好吧我是陰謀論重症患者~


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