道爾頓和紅綠色盲

1、道爾頓和紅綠色盲摘要 偉大的道爾頓不僅發(fā)現(xiàn)了色盲現(xiàn)象，作為一名孜孜求索的科學(xué)家，他還提出死后捐出眼睛供科學(xué)研究，用以找出色盲的原因。不過(guò)受當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的局限，沒(méi)法給出正確結(jié)論。但道爾頓的遺愿在1990年得到了實(shí)現(xiàn)：英國(guó)科學(xué)家對(duì)他保存在皇家學(xué)會(huì)的一只眼睛進(jìn)行了DNA檢測(cè)，驗(yàn)證了他確實(shí)是XbY色盲癥患者，為這位身體力行探索研究自然規(guī)律的科學(xué)家畫(huà)上了一個(gè)完美的句號(hào)。英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家約翰道爾頓（John Dalton），1766年出生于英國(guó)的一個(gè)貧困家庭。他從小就熱愛(ài)學(xué)習(xí)，并有幸遇到伯樂(lè)教師魯濱遜。除了教授學(xué)業(yè)，魯濱遜還慷慨地讓道爾頓閱讀其價(jià)值不菲的藏書(shū)和期刊。這段經(jīng)歷讓道爾頓完成了科學(xué)啟蒙。但道

2、爾頓的幸運(yùn)并未就此停步，他后來(lái)還結(jié)識(shí)了盲人科學(xué)家約翰高夫。在高夫指導(dǎo)下，道爾頓掌握了拉丁文和代表當(dāng)時(shí)最高學(xué)術(shù)水平的數(shù)學(xué)與化學(xué)，這為他成為著名科學(xué)家奠定了基礎(chǔ)。約翰道爾頓（John Dalton）道爾頓以提出近代原子理論而名垂青史，但他涉及的科學(xué)領(lǐng)域遠(yuǎn)不止物理方面，他還研究過(guò)氣象中溫度、濕度和氣壓的相互關(guān)系問(wèn)題。為做好這項(xiàng)研究，自1787年開(kāi)始，他每天早上六點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)記錄居住地的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)。他嚴(yán)謹(jǐn)不懈地堅(jiān)持記錄，致使對(duì)面的鄰居太太把道爾頓早上觀察天氣打開(kāi)窗戶的聲音當(dāng)作起床鬧鐘為家人準(zhǔn)備早餐。這個(gè)觀測(cè)記錄的習(xí)慣保持了57年之久，直到他臨終的前一天。除了物理、化學(xué)和氣象學(xué)的建樹(shù)之外，道爾頓還在生理學(xué)上

3、有個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)據(jù)說(shuō)來(lái)源于一個(gè)溫情的故事。根據(jù)亨利 隆斯德?tīng)枺℉enry Lonsdale）1874年寫(xiě)作的道爾頓傳記載，道爾頓送了母親一雙“棕色”襪子當(dāng)圣誕禮物。母親收到后，戲謔道爾頓不會(huì)買(mǎi)東西，說(shuō)送一雙年輕女性才穿的櫻桃紅色襪子不合時(shí)宜。道爾頓覺(jué)得很奇怪，因?yàn)樗嘈抛约翰粫?huì)買(mǎi)錯(cuò)顏色?；氐郊抑?，道爾頓發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：他和自己的兄弟覺(jué)得襪子的顏色是棕色的，而母親和姐妹一口咬定襪子是櫻桃紅色的。這個(gè)事件激發(fā)了道爾頓的好奇，經(jīng)調(diào)查，道爾頓確認(rèn)自己和兄弟對(duì)紅色有認(rèn)知障礙。這個(gè)記載是否屬實(shí)，史學(xué)界尚存爭(zhēng)論（有人覺(jué)得善于觀察的道爾頓應(yīng)很早就發(fā)現(xiàn)自己是紅綠色盲等等），但是道爾頓以非生物學(xué)家和醫(yī)

4、學(xué)家身份，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了人類(lèi)存在著紅綠色盲現(xiàn)象毋庸置疑。他把發(fā)現(xiàn)成果寫(xiě)成論文，并于1794年發(fā)表。色盲 “Colour Blindness”這個(gè)詞就是道爾頓創(chuàng)立的，現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界還把道爾頓本人罹患的紅綠色盲稱之為“道爾頓癥（Daltonism）”。紅綠色盲是怎么形成的呢？這要從眼睛構(gòu)造說(shuō)起。視網(wǎng)膜上有兩種承擔(dān)光感受器的細(xì)胞，分別是視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞。視桿細(xì)胞負(fù)責(zé)對(duì)低光照強(qiáng)度應(yīng)激，夜間視力的建立主要靠視桿細(xì)胞；視錐細(xì)胞負(fù)責(zé)對(duì)色彩應(yīng)激。之所以命名為視錐細(xì)胞，是因?yàn)閺娘@微鏡中看去，這種細(xì)胞像一個(gè)個(gè)小圓錐。視錐細(xì)胞分成三種，分別對(duì)三種不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光更為敏感，即紅色、藍(lán)色和綠色光，這三種顏色又被稱為光三原色

5、。人眼可辨別顏色，是這三種視錐細(xì)胞單獨(dú)工作或兩兩、三種一起合作的結(jié)果，例如，敏感紅色和藍(lán)色視錐細(xì)胞同時(shí)受到刺激后可以讓大腦覺(jué)得看到了紫色光。如果視錐細(xì)胞本身有缺陷，或視錐細(xì)胞到大腦的神經(jīng)通道出現(xiàn)障礙，就會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正確分辨一種、幾種或全部自然光譜顏色的癥狀，這就形成了色盲。色盲主要和遺傳相關(guān)，有些慢性病比如糖尿病、多發(fā)性硬化癥，以及眼睛、視神經(jīng)、腦部損傷導(dǎo)致視網(wǎng)膜病變的，也會(huì)引發(fā)后天性色盲。根據(jù)對(duì)生活的影響程度，色盲分輕度、中度和重度。如果是遺傳性色盲，那么這種色盲情況會(huì)伴隨終生，既不會(huì)減輕，也不會(huì)加強(qiáng)。紅綠色盲主要和遺傳有關(guān)，并且和性別有著高度的關(guān)聯(lián)性。這是因?yàn)槿祟?lèi)控制顏色辨別能力的等位基因位

6、恰好位于X染色體上。我們知道女性有兩條X染色體，男性則X、Y染色體各一條。紅綠色盲的表現(xiàn)是隱性基因控制的。如果用XB表示正?；?、Xb表示紅綠色盲基因，則男性紅綠色盲者就為XbY、男性正常者為XBY；女性紅綠色盲者為XbXb、女性紅綠色盲基因攜帶者（簡(jiǎn)稱攜帶者）為XBXb、女性正常者為XBXB。如排除突變的可能，子代與父母的辨色能力的關(guān)系如下：1.父母都是紅綠色盲，子女全是紅綠色盲：父親XbY、母親XbXb，則兒子為XbY、女兒為XbXb。2.母親是攜帶者、父親是紅綠色盲，女兒一半是紅綠色盲、一半是攜帶者，兒子一半紅綠色盲、另一半正常：父親XbY、母親XBXb, 則女一半是紅綠色盲XbXb、一

7、半是攜帶者XBXb，子則一半是紅綠色盲XbY、一半是正常XBY。3 母親是攜帶者，父親是正常的，則子女中兒子一半正常、一半紅綠色盲，女兒則一半正常，一半攜帶者。父親XBY，母親XBXb, 則兒子一半是XBY，一半XbY。女兒一半XBXb，一半XBXB。道爾頓家就是這種情形，爸爸、媽媽和女兒都不是紅綠色盲，但道爾頓和兄弟恰好都是紅綠色盲。4.母親是紅綠色盲、父親正常，則兒子都是紅綠色盲，女兒是都攜帶者：父親XBY、母親XbXb，則子為紅綠色盲XbY、女是攜帶者XBXb。5.母親正常、父親是紅綠色盲，則兒子都正常、女兒都是攜帶者：父親XbY、母親XBXB，子是正常的XBY,、女都是攜帶者XBXb。

8、6.父母都正常，則子女都正常：父親XBY、母親XBXB，則子正常XBY、女也都正常XBXB。在所有遺傳性疾病中，色盲發(fā)病率是最高的，全球估計(jì)有2.5億名色盲患者。為什么人類(lèi)中色盲的比例這么高？為什么大多數(shù)哺乳動(dòng)物也是色盲？進(jìn)化論和分子生物學(xué)的研究提出這樣的假說(shuō)。還在恐龍時(shí)代，我們的祖先哺乳動(dòng)物就已出現(xiàn)?？铸埵俏ｋU(xiǎn)的天敵，哺乳動(dòng)物的生存策略是避其鋒芒。鑒于恐龍可能是冷血?jiǎng)游铮归g氣溫下降時(shí)其活動(dòng)能力變差，這就給恒溫哺乳動(dòng)物活動(dòng)覓食帶來(lái)優(yōu)勢(shì)。由于夜間是低照度，彩色視覺(jué)的意義喪失很多。在進(jìn)化的壓力下，哺乳動(dòng)物視覺(jué)系統(tǒng)的視錐細(xì)胞就不再保留過(guò)多辨別顏色的視蛋白，反而強(qiáng)化了對(duì)運(yùn)動(dòng)物體更敏銳的夜間灰度視覺(jué)。

9、這時(shí)，色盲是顯而易見(jiàn)的生存優(yōu)勢(shì)。然而，很多靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物以采集植物果實(shí)為食，那些色澤鮮艷的成熟果實(shí)更健康和富有營(yíng)養(yǎng)。如果哪只靈長(zhǎng)類(lèi)個(gè)體比其他個(gè)體區(qū)分成熟鮮艷果實(shí)的能力強(qiáng)，就更具生存優(yōu)勢(shì)。在這種選擇壓力推動(dòng)下，靈長(zhǎng)類(lèi)重新獲得了良好的彩色視覺(jué)能力，但色盲帶來(lái)的劣勢(shì)尚不致命研究表明，色盲癥者在黑暗的環(huán)境會(huì)比正常人視覺(jué)更敏銳，還擅長(zhǎng)甄別特定顏色的偽裝色色盲的基因能傳遞下來(lái)，某種程度上也說(shuō)明了這種缺陷對(duì)生存沒(méi)有太大影響。除了一些靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物外，絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物都是紅綠色盲。所以公牛其實(shí)是看不到激怒自己紅布的紅色，導(dǎo)盲犬也是靠位置和形狀來(lái)識(shí)別紅綠燈。那些善于夜間活動(dòng)的哺乳動(dòng)物，更是如假包換的紅綠色盲。有個(gè)不帶惡

10、意的玩笑說(shuō)，色盲者經(jīng)常分不清牛排是不是燒熟了，因?yàn)樵谒麄冄劾锒际菬o(wú)差別的灰色。其實(shí)色盲者并不必然看不到或無(wú)法辨別某種顏色，有的只是對(duì)這些顏色的認(rèn)知有偏差。色盲者眼里的顏色是怎樣的呢？借助計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，下面幾張圖可以體驗(yàn)他們的眼中的世界： 色盲不算什么嚴(yán)重的生理缺陷，最大影響不過(guò)是在職業(yè)選擇時(shí)候不能從事一些對(duì)顏色有著準(zhǔn)確辨別要求的行業(yè)，比如美術(shù)、醫(yī)學(xué)、化工之類(lèi)；或者開(kāi)車(chē)時(shí)候無(wú)法辨別交通燈顏色的障礙，所以現(xiàn)在有的交通標(biāo)志還用與顏色無(wú)關(guān)的圖標(biāo)和字符來(lái)表達(dá)含義。加拿大為色盲患者提供視覺(jué)輔助的交通燈現(xiàn)在無(wú)需通過(guò)買(mǎi)雙襪子來(lái)判斷一個(gè)人是否色盲，而用石原色盲檢測(cè)圖來(lái)驗(yàn)證。這是日本東京大學(xué)教授石原忍于19

11、17年推出的測(cè)試圖板檢測(cè)法，測(cè)試圖板布滿了大小不一、顏色迥異的圓點(diǎn)。其中有色盲患者無(wú)法區(qū)分的顏色圓點(diǎn)組成的數(shù)字供人辨認(rèn)。這是一個(gè)石原色盲檢測(cè)圖，你能看出數(shù)字是多少么？既然色盲主要是遺傳導(dǎo)致，那么理論上來(lái)說(shuō)可采用基因工程治療色盲。美國(guó)華盛頓大學(xué)眼科教授與色覺(jué)專(zhuān)家Jay Neitz和他的夫人Maureen Neitz博士進(jìn)行了這方面的嘗試。他們巧妙地選取了松鼠猴作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。與猿類(lèi)和舊大陸猴不同，一些新大陸猴的雄猴只有一種色素蛋白基因，因此是很理想的天然色盲模型。Neitz通過(guò)基因治療讓成年的雄猴獲得了分辨紅色和綠色的能力。這一研究說(shuō)明不但紅綠色盲可以治療，而且成年的紅綠色盲患者仍然具有被校正的潛力。 這項(xiàng)技術(shù)一旦成熟，紅綠色盲將成為又一項(xiàng)被基因工程技術(shù)攻克的人類(lèi)遺傳缺陷。Neitz夫婦利用基因工程讓一只紅綠色盲雄性松鼠猴看