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人类进化史为什么保留了色盲基因?

2014-07-22科学

这个问题问得有点问题,不过还是先解释一下色盲背后的进化原因吧。

人类的色盲分为全色盲和红绿色盲。其实全色盲并不多,而红绿色盲比例很高,高到我们体检都要查一下你是不是红绿色盲。这个比例具体说是8%,远高于一般的基因遗传病。为什么呢?这与我们彩色视觉能力的进化有关。

对于恐龙等爬行动物来说,世界是彩色的。它们的视网膜上有四种不同的彩色视蛋白,分别对红、绿、蓝、紫不同波长的光线最敏感,彼此也有重叠的波谱范围,交叉在一起,覆盖了人类的全部可见光范围。所以它们能分辨所有不同的颜色。

哺乳动物最初进化出现的时候,恐龙还没进化出来呢。不过天下仍旧是爬行动物的,它们是恐龙的祖先。爬行动物巨大而且数量众多,生殖能力极强。胎生的哺乳动物难以与之抗衡,只好选择了夜间活动。因为爬行动物是冷血动物,夜间体温下降,活动能力也大大下降。

进化从来不保留无用的东西。在夜间,彩色视觉基本没用,所以哺乳动物丢失了绿和蓝两种颜色的视蛋白,而进化出了对运动物体更敏感,更适于夜间使用的灰度视觉。红和紫在光谱是位于可见光的两端,离得太远。于是,作为一种补偿,哺乳动物的红色视蛋白向短波方向偏移了一些,到了黄色区域。

当灵长类出现以后,它们懂得食用果实,以更高效地获取能量。成熟的果实才甜,糖分才高。如果比别的同类更能发现成熟的果实,无疑是一种生存优势。于是,灵长类在进化中重新获得了彩色视觉。它们的黄绿色视蛋白(曾经是红色视蛋白)进化出了一个副本,而这个副本向红色方向偏移,使灵长类能够区分红绿两色。

但是,这样的配置虽然可用,却不是优良的配置。人的红色视蛋白与绿色视蛋白最敏感波长的差只有30纳米,而全可见光波谱宽约200纳米。所以人类在某种意义上天生就是色弱。

更糟糕的是,人的红色视蛋白来源于绿色视蛋白基因的偶然倍增,所以这两个基因是挨在一起的,同样位于X染色体上。这种情况很容易导致其中一个基因失效,也就形成了红绿色盲。这就是8%的高发病率的原因。所以说,人类并没有色盲基因,而是由于人类的彩色视蛋白基因的配置让人类很容易得红绿色盲。

以上这些都有分子生物学的证据,是建立在对各个物种的视蛋白进行测序及进化分析之后得出的结论。

同样的原因,咱们的灵长类近亲们也是色盲的高发物种。

至于说为什么红绿色盲没有被进化所淘汰,大概是由于灵长类是群体活动的。在同一群体中的个体有互助意识。这极大地降低了红绿色盲在发现红色果实这件事情上的生存劣势。而人类一旦进入文明社会之后,红绿色盲的生存劣势就进一步降低了。虽然我没有查到这方面的数据,但有理由相信,灵长类动物的红绿色盲比例应该比人类要低一些。