生命的三原色

■ 方舟子

人类对色彩的研究，可以追溯到两位科学之父：物理学之父牛顿和化学之父道尔顿。在17世纪中叶，牛顿首先发现通过棱镜片的折射，白色的阳光变得像彩虹一样色彩斑斓，也就是说，白光实际上是由几种不同颜色的光组成的混合光。到了18世纪，科学家已经知道，由红、蓝、绿三种颜色的不同搭配，就可以组成人类所能感知的所有色彩，如果把这三种颜色的光等量混合，就变成了白光。这三种颜色，因此被称为三原色。

1774年，道尔顿宣布，从他和其兄弟身上发现了红绿色盲：他们的颜色世界不是由三原色组成的，而只是由黄、蓝两种颜色组成的，他们看不到红色和绿色。进入19世纪，物理学家托马斯·杨提出一个大胆的假说，认为所谓三原色是因为人类具有三种独立的感光机制，而色盲就是因为其中一种或两种机制失灵。尽管存在着许多种色盲，但研究的结果表明，它们都是因为不能感觉红、蓝、绿三原色中的一种，其中以红、绿色盲最常见。这个假说，最终被现代生物学完全证实。

原来，脊椎动物的视网膜存在着两类感光细胞，根据其形状，我们分别称为杆细胞和锥细胞。杆细胞是用来感觉光的强弱的，感觉不了色彩。这种细胞只在光线微弱时才起作用，在光线太强时杆细胞会失活，黑暗中才逐渐恢复。锥细胞则相反，是用来感觉颜色的，只在光线较强时才起作用。如果你从较亮的地方走进黑暗中，会突然觉得失明，就是因为这时候锥细胞已不起作用，而杆细胞要过几分钟才开始有功能。

人类的杆细胞远多于锥细胞，大约有1亿多杆细胞和600万锥细胞。但是杆细胞只分布在视网膜的周围，中心处则没有，而锥细胞则集中在视网膜的中心处，因此平时主要是锥细胞在起作用。在黑暗中，你如果直接盯着一样东西看，光线落在视网膜的中心，可能看不清，如果斜着眼去看，让光线落在杆细胞集中的视网膜边缘，反而看得清。

杆细胞只有一种，但是锥细胞却有三种，分别有红、绿、蓝三种色素（视蛋白质），感受红、绿、蓝三种光。如果有哪一种锥细胞不存在或有缺陷，在你的视觉世界中就少了一种原色。

这三种色素，以及杆细胞中的视紫红素，是由不同的基因表达的。四种色素基因位于三个染色体上，视紫红素和蓝色素基因分别位于三号和七号染色体，而红、绿色素的基因则连在一起，都位于X性染色体上。大家知道，男性只有一个X染色体，它一出毛病就会表现出来，不像女性有一对X染色体，一个出了毛病还会被另一个掩盖过去。因此，红绿色盲是一种性连锁遗传病，在男性中要比女性多得多。

红色素基因和绿色素基因的序列非常相似，有98%相同，很显然，它们是从同一种基因进化来的。实际上，四种色素基因都存在一定的相似性，计算表明，它们可能是在5亿～10亿年前由同一种基因进化来的，而红、绿色素基因的分化更晚，在三四千万年前才发生。也就是说，在三四千万年前，眼睛还没办法区分红、绿色，大家都是红绿色盲。

出乎意料的是，男性中绿色素的基因数目并不是固定的。对大多数男性来说，有两个绿色素基因和一个红色素基因，即这两种基因的比例是2∶1，但比例是1∶1或3∶1的也并不罕见。这两种基因比例的不同，导致男性对红、绿两色的感觉存在着变异。这种变异的存在，是不是表明绿色素基因正在进化成两种新的色素基因呢？那样的话，我们就会有四原色，而一个四原色的世界会是什么样的呢？