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      黑夜給了我們什么

      2013-12-29 00:00:00谷第
      瞭望東方周刊 2013年21期

      “黑夜給了我黑色的眼睛,我卻用它尋找光明!”其實(shí),黑夜所給予我們的,遠(yuǎn)比我們所想象的更多。無論是否愿意,我們的身體上都留下了黑夜不可磨滅的印記。

      黑夜是可怕的。這幾乎是我們本能之中的一種感受。這一切,源于視覺在黑夜之中的失效。

      遁入黑夜的祖先

      對于黑夜,我們的哺乳動物祖先可能會有不一樣的思考。在它們看來,黑夜意味著安全,意味著自由。因?yàn)閯倓傔M(jìn)化出來的哺乳動物是非常弱小的物種,處于食物鏈底端,黑夜是它們天然的保護(hù)傘。

      說到這個話題,很多人誤以為最初的哺乳動物要躲避恐龍的捕食。其實(shí)不然,哺乳動物幾乎是與恐龍同時出現(xiàn)在三疊紀(jì)末期的。那時,統(tǒng)治地球的雖然也是爬行動物,但還不是恐龍。不過,就卵生恐龍來說,優(yōu)勢很快就體現(xiàn)出來了。哺乳動物在種群數(shù)量上劣勢明顯,形勢岌岌可危。

      哺乳動物該何去何從?進(jìn)化為它們指了條明路:明著打不過,躲到暗地里去。哺乳動物與恐龍最終平分秋色,各占半壁江山—只不過不是地理上的一半,而是時間上的一半。早期的哺乳動物基本都選擇夜間出來活動。

      恐龍為什么夜里不能活動?因?yàn)榭铸埾衿渌佬袆游镆粯樱抢溲獎游?,體溫隨著環(huán)境溫度變化。

      溫度非常重要。大家都有過發(fā)燒的經(jīng)歷:體溫比正常體溫提高2度,我們就已經(jīng)非常難受了;再提高2度,會有生命危險。這是因?yàn)椋覀兊募?xì)胞里無時無刻不在發(fā)生著各種各樣數(shù)以億計的生物化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)不會自發(fā)進(jìn)行,需要各種稱為酶的蛋白質(zhì)去催化。而溫度會影響這些酶的催化活性。

      對于人類來說,進(jìn)化已經(jīng)把酶的最適溫度鎖定在了37攝氏度左右。一旦偏離這個溫度,酶的效率就會大打折扣,細(xì)胞會紛紛停工怠工,人也只有死路一條。所以溫血動物必須時刻保持體溫恒定。

      比起體溫?zé)o法恒定的冷血動物來,人類的酶能夠適應(yīng)更寬的溫度范圍。但是,蛋白質(zhì)的脆弱性決定了這種適應(yīng)很有限。到了夜里,恐龍的身體狀態(tài)與我們發(fā)燒時差不了多少,只怕捕食不成反被捕。

      無法感受色彩的眼睛

      哺乳動物為了適應(yīng)黑夜中的生活也付出了代價。恰如顧城詩中所說:黑夜給了它們“黑色”的眼睛—無法感受色彩的眼睛。

      大多數(shù)人恐怕不知道,除了部分靈長類動物之外,絕大多數(shù)哺乳動物都是色弱(近乎色盲)。抓線團(tuán)的貓咪是色弱,會看紅綠燈的導(dǎo)盲犬是色弱,就連在斗牛場上面對紅布怒不可遏的公牛也是色弱。

      進(jìn)化是個吝嗇鬼,沒好處的事情它一概不干。任何一個蛋白質(zhì),只要其功能并非生存必需,進(jìn)化就會把它淘汰掉,把省下來的能量和原料用在更有用的地方。

      眼睛之所以能夠看到色彩斑斕的世界,靠的是視網(wǎng)膜上視細(xì)胞表面的一種蛋白質(zhì),叫做視蛋白。不同的視蛋白對不同的顏色更為敏感。恐龍等爬行動物有四種不同的視蛋白,分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)、紫,波長從長到短,覆蓋了整個可見光譜范圍。所以現(xiàn)在很多學(xué)者都認(rèn)為恐龍的顏色可能并不是《侏羅紀(jì)公園》里面那種單調(diào)的灰色,而是更為靚麗多彩的顏色。這樣一來,它們敏銳的彩色視覺才會有用武之地。

      如果沒有用武之地,視蛋白就只有被淘汰掉。哺乳動物就是活生生的例子。由于生活在黑夜之中,彩色視覺完全派不上用場,結(jié)果哺乳動物一下失去了兩種視蛋白,只剩下了接收紫色和紅色的視蛋白。如此一來,整個中波長的區(qū)域全都空了出來。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn),接收紅色的視蛋白在進(jìn)化中向紫色一端靠了靠,最敏感的波長已經(jīng)偏移到了黃色區(qū)域。然而,這也改變不了哺乳動物是色盲的本質(zhì)。

      紅色的果子

      至于靈長類動物以及我們?nèi)祟悾匦芦@得彩色視覺有著重要的意義—找成熟的果子吃。靈長類動物不再像其他素食哺乳動物那樣吃葉子,轉(zhuǎn)而食用能量價值更高的植物果實(shí),這是進(jìn)化上的生存優(yōu)勢。

      果實(shí)成熟后,為了吸引鳥類食用,幫助自己傳播種子,進(jìn)化出了迥異于綠色樹葉的紅色果皮,方便彩色視覺發(fā)達(dá)的鳥類在高處發(fā)現(xiàn)自己。連小朋友都知道的一個事實(shí)是:成熟的水果更甜更好吃。而水果成熟的標(biāo)志就是果皮的顏色。于是,成熟果實(shí)中更高的糖分所帶來的生存優(yōu)勢,最終導(dǎo)致靈長類在進(jìn)化中重獲彩色視覺。

      這個看起來像是天方夜譚的故事,卻真實(shí)發(fā)生過,有分子生物學(xué)上的鐵證。

      人類的彩色視覺來自三種不同的視蛋白,除了哺乳動物都有的紫、紅兩色,還多了一個對綠色敏感的視蛋白。這個新出現(xiàn)的綠色視蛋白與爬行動物的綠色視蛋白完全沒有進(jìn)化上的關(guān)聯(lián),反而更接近我們的紅色視蛋白。也就是說,我們的綠色視蛋白來自紅色視蛋白在進(jìn)化中的小小突變。

      既然系出同門,性質(zhì)必然也彼此接近。如果去看看人類三種視蛋白感光特性的曲線,就會發(fā)現(xiàn):綠色與紅色視蛋白對應(yīng)的吸收峰只差了30納米。要知道,可見光的波譜范圍寬達(dá)200多納米。也就是說,人類的綠色和紅色視蛋白,功能幾乎是重疊的。這樣的彩色視覺實(shí)在是太勉強(qiáng)了,與爬行類和鳥類比起來,人類最多也就能算是色弱而已。

      此外還有一個分子生物學(xué)上的證據(jù):人類的綠色和紅色視蛋白的基因都位于X染色體上,而且是緊挨在一起的。這說明,其中一個基因是另一個基因偶然倍增之后,再慢慢變化而成的。這樣的配置很容易發(fā)生問題,導(dǎo)致其中一個基因失效。正因?yàn)槿绱?,人類有著極高的紅綠色盲發(fā)病率,幾乎達(dá)到了總?cè)丝诘?%。這個異乎尋常的比例遠(yuǎn)高于其他基因疾病的發(fā)病率。

      折翼的哺乳動物

      彩色視覺的退化所帶來的影響甚至超越了視覺與色彩本身。在《侏羅紀(jì)公園》里,大家都見識過統(tǒng)治天空的風(fēng)神翼龍??蔀槭裁床溉閯游镒罱K沒有進(jìn)化出一種占領(lǐng)天空的物種呢?

      一方面或許是因?yàn)榭铸埖闹苯雍笠帷B類,已經(jīng)占領(lǐng)了天空,沒有生存空間留給后來者。但是,要知道,哺乳動物進(jìn)化出了地球上最巨大的水生動物—藍(lán)鯨,以及其他種類繁多的鯨豚類水生哺乳動物??磥?,先來者似乎并不一定就是阻礙。

      另一方面的原因,大概就是視覺。高飛在天空之上,距離的增加導(dǎo)致地面上物體的運(yùn)動速度感降低,飛快的奔跑變成了視野里的緩慢移動。這時,哺乳動物對運(yùn)動極其敏銳的灰度視覺就不再那么有用了,而鳥類對色彩高度敏感的彩色視覺更有利于辨識不同的目標(biāo)。

      的確有一類哺乳動物會飛,那就是蝙蝠。在黑夜中,蝙蝠選擇了回聲定位的方式來取代視覺。可是,與光線相比,聲音有一個不可避免的弱點(diǎn):隨距離的增加而快速衰減。所以,用耳朵“聽路”的蝙蝠是個“近視”。

      近視開車就不能開得太快,蝙蝠大概也明白這個道理。進(jìn)化賦予它們的解決之道就是高速轉(zhuǎn)彎的技能。蝙蝠在空中急轉(zhuǎn)彎的動作匪夷所思,是鳥類根本無法完成的。這樣的動作只能在體型較小的前提下完成。這就注定了蝙蝠不可能進(jìn)一步進(jìn)化成為巨大的飛行物種。

      從嗅覺到大腦

      有所失必有所得。黑夜中的哺乳動物雖然不能看到顏色,但卻獲得了地球上最敏銳的嗅覺—一種在黑夜中一樣可以發(fā)揮作用的感官。

      嗅覺所依賴的是鼻腔內(nèi)一種叫做嗅蛋白的蛋白質(zhì),而且還是視蛋白的近親。不過,光線的本質(zhì)是電磁波,所不同的在于波長。一種視蛋白可以負(fù)責(zé)一個很寬的波長范圍。氣味的本質(zhì)則是空氣中不同的小分子,每個都不一樣。于是,嗅蛋白的種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于視蛋白,達(dá)到了成百上千種。以鼻子好使而著稱的狗和鼠,都有1000多種不同的嗅蛋白。

      在哺乳動物中,嗅覺嚴(yán)重退化的就要屬人類和水生的鯨豚類了。在水中,嗅覺無法發(fā)揮作用,退化是必然的事情。對于人類來說,自從遠(yuǎn)離狩獵生活,進(jìn)入文明社會,嗅覺就很難再影響人類的生存質(zhì)量。所以,吝嗇的進(jìn)化也就逐漸收回了嗅蛋白的使用權(quán)。人類基因組計劃告訴我們,人類只剩下了384種不同的嗅蛋白。

      嗅覺對我們的影響也不僅僅只是味道這么簡單。對于大多數(shù)哺乳動物來說,它們通過嗅覺分辨獵物、親友、敵人。于是,負(fù)責(zé)嗅覺的嗅腦獲得了很大的發(fā)展,進(jìn)而影響了哺乳動物的情感和行為。它們對于食物和異性的追逐,對于敵人的厭惡與反擊,全是由嗅腦主導(dǎo)的。

      這最終導(dǎo)致了大腦邊緣系統(tǒng)的發(fā)展,成就了功能更強(qiáng)大的腦,為地球上唯一的智能生物—人類的出現(xiàn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

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