生命的三原色

■ 方舟子

人類對色彩的研究，可以追溯到兩位科學之父：物理學之父牛頓和化學之父道爾頓。在17世紀中葉，牛頓首先發現通過棱鏡片的折射，白色的陽光變得像彩虹一樣色彩斑斕，也就是說，白光實際上是由幾種不同顏色的光組成的混合光。到了18世紀，科學家已經知道，由紅、藍、綠三種顏色的不同搭配，就可以組成人類所能感知的所有色彩，如果把這三種顏色的光等量混合，就變成了白光。這三種顏色，因此被稱為三原色。

1774年，道爾頓宣布，從他和其兄弟身上發現了紅綠色盲：他們的顏色世界不是由三原色組成的，而只是由黃、藍兩種顏色組成的，他們看不到紅色和綠色。進入19世紀，物理學家托馬斯·楊提出一個大膽的假說，認為所謂三原色是因為人類具有三種獨立的感光機制，而色盲就是因為其中一種或兩種機制失靈。盡管存在著許多種色盲，但研究的結果表明，它們都是因為不能感覺紅、藍、綠三原色中的一種，其中以紅、綠色盲最常見。這個假說，最終被現代生物學完全證實。

原來，脊椎動物的視網膜存在著兩類感光細胞，根據其形狀，我們分別稱為桿細胞和錐細胞。桿細胞是用來感覺光的強弱的，感覺不了色彩。這種細胞只在光線微弱時才起作用，在光線太強時桿細胞會失活，黑暗中才逐漸恢復。錐細胞則相反，是用來感覺顏色的，只在光線較強時才起作用。如果你從較亮的地方走進黑暗中，會突然覺得失明，就是因為這時候錐細胞已不起作用，而桿細胞要過幾分鐘才開始有功能。

人類的桿細胞遠多于錐細胞，大約有1億多桿細胞和600萬錐細胞。但是桿細胞只分布在視網膜的周圍，中心處則沒有，而錐細胞則集中在視網膜的中心處，因此平時主要是錐細胞在起作用。在黑暗中，你如果直接盯著一樣東西看，光線落在視網膜的中心，可能看不清，如果斜著眼去看，讓光線落在桿細胞集中的視網膜邊緣，反而看得清。

桿細胞只有一種，但是錐細胞卻有三種，分別有紅、綠、藍三種色素（視蛋白質），感受紅、綠、藍三種光。如果有哪一種錐細胞不存在或有缺陷，在你的視覺世界中就少了一種原色。

這三種色素，以及桿細胞中的視紫紅素，是由不同的基因表達的。四種色素基因位于三個染色體上，視紫紅素和藍色素基因分別位于三號和七號染色體，而紅、綠色素的基因則連在一起，都位于X性染色體上。大家知道，男性只有一個X染色體，它一出毛病就會表現出來，不像女性有一對X染色體，一個出了毛病還會被另一個掩蓋過去。因此，紅綠色盲是一種性連鎖遺傳病，在男性中要比女性多得多。

紅色素基因和綠色素基因的序列非常相似，有98%相同，很顯然，它們是從同一種基因進化來的。實際上，四種色素基因都存在一定的相似性，計算表明，它們可能是在5億～10億年前由同一種基因進化來的，而紅、綠色素基因的分化更晚，在三四千萬年前才發生。也就是說，在三四千萬年前，眼睛還沒辦法區分紅、綠色，大家都是紅綠色盲。

出乎意料的是，男性中綠色素的基因數目并不是固定的。對大多數男性來說，有兩個綠色素基因和一個紅色素基因，即這兩種基因的比例是2∶1，但比例是1∶1或3∶1的也并不罕見。這兩種基因比例的不同，導致男性對紅、綠兩色的感覺存在著變異。這種變異的存在，是不是表明綠色素基因正在進化成兩種新的色素基因呢？那樣的話，我們就會有四原色，而一個四原色的世界會是什么樣的呢？