研究发现鲨鱼或是全色盲

2011-1-24 11:01 来源: 中国科学院
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  一阵海风吹过蔚蓝色的海面,掀起几朵白色的浪花,拍打在一艘红黑相间的货轮上,顿时引得水花四溅,但这丝毫没有影响到船下那群橙色和橘黄色小丑鱼的心情,它们仍在绿色的海藻和彩色的珊瑚礁间摆动着身体,悠然自得地来回穿行……对于大多数普通人而言,无论让谁来看这幅景色都不会有太大的不同,然而在“海洋霸主”鲨鱼眼里,这或许是一幅完全不同的景象。

  据美国物理学家组织网1月19日报道,一项新的研究发现,鲨鱼极有可能是无法分辨色彩的全色盲,尽管它的近亲银鲛(又称带鱼鲨、海兔子)都具有一定的色觉。相关论文发表在最新一期的《自然科学》杂志上。

  色彩从何而来

  提到色盲,我们就不得不说说什么是颜色视觉。

  说到底颜色实际上是由视觉产生的一种复杂的物理与心理现象,大多数哺乳动物都与人类类似。与颜色视觉关系最为紧密的是视网膜中的两种感光细胞,它们分别是视锥细胞和视杆细胞。这两种细胞都含有感光蛋白,能将光线信号迅速转化为电流信号,将外部世界的信息传递给大脑。两种细胞的作用相辅相成,分工却截然不同:视杆细胞对暗光敏感,光敏感度较高,但分辨力差且无法区分颜色;视椎细胞对强光和色彩敏感,并按其所含感光蛋白的不同被分为红绿蓝三类。大脑也就是通过这三种视锥细胞来分辨不同的颜色的,任何一种视锥细胞的缺失或病变都会导致大脑对颜色的误判,此时大脑通过视网膜看到的整个世界只是不同程度、不同质地的灰色。

  给鲨鱼点颜色?

  众所周知,鲨鱼是一种凶悍的食肉动物,它们通过进化拥有了包括视觉在内的一整套高效感觉系统。尽管科学家们早已发现鲨鱼具有发达的眼睛并在大脑中有一大片区域负责视觉信号处理,但一直以来,仍无法确定鲨鱼是否具有色觉。

  为了弄清这一问题,西澳大利亚大学教授内森·斯科特·哈特和昆士兰州大学的研究人员使用了一种被称为显微分光光度计的仪器,试图通过测定鲨鱼视网膜中的视色素和光谱吸收情况来找到答案。

  研究人员对从澳大利亚昆士兰州和西澳大利亚州水域捕获的17种鲨鱼的视网膜进行了检查。结果发现,在所有种群中视杆细胞是最常见的光感受细胞,并且在被调查的17种鲨鱼中,竟有10种都未观察到视锥细胞。拥有视锥细胞的7种鲨鱼分属于3个不同的家族,经过分析后研究人员发现这些细胞也均属于对绿色敏感的视锥细胞。这意味着绝大多数鲨鱼的视网膜系统只能产生不同深浅的灰色和白色视觉,而无缘一睹五彩斑斓的彩色世界。因此,想让鲨鱼看到颜色会比给大熊猫拍张彩照还要难。

  单色世界也精彩

  在听到这个消息后,各位也不必替鲨鱼操心。其实在自然界除鲨鱼外,还有不少哺乳动物都是色盲。包括老鼠、猫、狗、马、牛在内的动物都是不同程度的色盲,而此前也有不少研究发现,鲸鱼、海豚和海豹等海洋哺乳动物也只有一种对绿色敏感的视锥细胞,它们都在灰色中过着“平淡无奇”的生活。

  “虽然视锥细胞缺失造成了鲨鱼对颜色感知力的丧失,但这或许是海洋动物为适应环境所采用的独特的进化战略。”哈特说。物竞天择,适者生存,大自然中的生物们一直都遵循着这一原则。对颜色识别能力的丧失或许正是鲨鱼为在深色海洋中获得更好的视觉对比度以提高捕食效率的选择,因为要在广阔无垠的大海中求得生存,相对于颜色等细节,形状和大小才是更加重要的信息。这样的选择使这些动物在弱光中具备了与非色盲动物相比更为敏锐的视觉系统,缺陷因此也就转变成了优势。

  当然,除了发现鲨鱼是色盲这个秘密外,这一研究还有其他应用价值。哈特说,这项研究至少表明拥有强烈对比度的背景比鲜明的颜色更易被鲨鱼察觉。因此可根据这一原理为预防鲨鱼攻击以及防止捕鱼业误捕鲨鱼提供帮助,例如,可以据此设计出不那么吸引鲨鱼的渔具、泳装和冲浪板等。