斑馬魚有四種視覺錐狀細胞

非哺乳類脊椎動物可能會用一種比人類更簡單、更有效的方式來解讀顏色和灰度訊息。神經科學教授湯姆·巴登和他在蘇塞克斯大學實驗室的同事們正在研究斑馬魚是如何對不同波長或顏色的光做出反應和解碼的。

巴登教授說:「斑馬魚與人類不同,它有四種錐狀細胞,這是視網膜上對光線做出反應的特殊神經元細胞,這四種類型分別為紅、綠、藍和紫色,原以為我們所見的應該會按照細胞上的去呈現,例如紅色應該對紅色的光做出反應,綠色應該對綠色的光做出反應,但我們發現事實並非如此。」

巴登教授和他的團隊與德國Tübingen大學和美國德克薩斯州貝勒醫學院的研究人員合作,首次對脊椎動物光感受器的「顏色調節」進行了直接的活體測量,他們發現斑馬魚能夠以一種比人類更簡單的方式去解讀顏色,這項研究發表在《科學進展》雜誌上,描述了「紅色錐狀細胞」對亮度(即黑色或白色)的反應。巴登教授解釋說:「在基本原理上,色彩視覺需要視覺迴路將亮度從顏色訊息當中分離出來,在自然界中,這些細胞從根本上是糾纏在一起的,所以解開它們並不是一件簡單的任務,在某些情況下,這可能需要相當多的神經元。」

脊椎動物的「視覺起源」

「以人類視覺細胞來觀察可以發現其中一些神經細胞分布在眼睛和大腦各處,但我們仍遠未瞭解,相反地斑馬魚早就解決了這個問題,也就是牠們光感受器的突觸。」巴登教授從進化的角度解釋說,這種「魚的策略」很可能更接近脊椎動物的「視覺起源」。

相比之下,在有恐龍的時代,早期的哺乳動物祖先已經逃到森林當中過著夜行的生活,因此在這個過程當中,它們失去了除了兩種錐狀視覺細胞以外的視覺細胞,這演化過程導致大多數哺乳動物是只有雙色的視覺細胞,也就是只能看到兩種顏色。狗、貓、馬,甚至倉鼠和老鼠,都只能區分藍色和綠色,但沒有任何一種動物能輕易區分綠色和紅色,因此,牠們看到的世界可能與紅綠色盲的人的顏色相似。

晚期才發展三色視覺細胞

人類以及大猩猩的進化譜系與其他哺乳動物不同,我們在晚期漸漸才進化成三色視覺細胞,恢復了過去一些失去的色覺能力。

巴登教授說:「我們的研究基本上表明像斑馬魚這樣的脊椎動物,以及大多數非哺乳動物,比如其他魚類、鳥類、爬行動物和兩棲動物,實際上可以在第一個視覺突觸上解決這個基本的顏色謎題。」

這項研究還參考了昆蟲,因為蒼蠅也有四個這樣的「視覺錐狀細胞」,這與斑馬魚是採用完全相同的機制,儘管它們兩者是完全獨立進化的。

總之,這篇論文表明,人類的藍黃視覺細胞確實很古老,但我們至少和能看到所有顏色的脊椎動物有一些共同特徵。

圖片來源:yubaike

資料來源:University of Sussex(2021,OCT 13).Don’t go green with envy, but fish might be able to distinguish color more effectively than humans. Sciencedaily

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