[初中物理]生命的三原色

[初中物理]生命的三原色 生命的三原色 方舟子 人类对色彩的研究，可以追溯到两位科学之父:物理学之父牛顿和化学之父道尔顿。牛顿在十七世纪中叶首先发现，通过三棱镜的折射，白色的阳光变得象彩虹一样色彩斑斓，也就是说，白光实际上是由几种不同颜色的光组成的混和光。到了十八世纪，科学家们已经知道，由红、蓝、绿三种颜色的不同搭配，就可以组成人类所能感知的所有色彩，如果把这三种颜色的光等量混和，就变成了白光。这三种颜色，因此被称为三原色。 ,,,,年，道尔顿宣布从他和其兄弟身上，发现了红绿色盲:他们的颜色世界不是由三原色组成的，而只是由黄、蓝两种颜色组成的。他们看不到红色和绿色。进入了十九世纪，物理学家托马斯?杨提出了一个大胆的假说，认为所谓三原色，乃是因为人类具有三种独立的感光机制，而色盲就是因为其中一种或两种机制失灵。随后对色盲的研究验证了这个假说。尽管存在着许多种色盲，研究的结果明它们都是由于不能感觉红、蓝、绿三原色中的一种，其中以红、绿色盲最常见。 这个假说，最终被现代生物学完全证实。 原来在脊椎动物的视网膜，存在着两类感光细胞，根据其形状，我们分别称为杆细胞和锥细胞。杆细胞是用来感觉光的强弱的，感觉不了色彩。这种细胞只在光线微弱时才起作用，在白天光线太强时，杆细胞会失活，在黑暗中才逐渐恢复。锥细胞则相反，是用来感觉颜色的，只有在光线较强时才会起作用。如果你从较亮的地方走进黑暗中，会突然觉得失明，就是因为这时候锥细胞已不起作用，而杆细胞要过几分钟才能开始有功能。 对于那些只在白天活动而在夜间睡大觉的动物，比如说松鼠，它们只有锥细胞而没有杆细胞;而那些昼伏夜出的动物则相反，只有杆细胞而没有锥细胞。人类的杆细胞远多于锥细胞，大约有一亿多杆细胞和六百万锥细胞(这些细胞的受体占人身所有受体的百分之七十，视觉对人的重要性由此可见)，但是杆细胞只分布在视网膜的周围，在中心处则没有，而锥细胞则集中在视网膜的中心处，因此平时主要是锥细胞在起作用。在黑暗中，你如果直接盯着一样东西看，光线落在视网膜的中心，可能看不清，如果斜着眼去看，让光线落在杆细胞集中的视网膜边缘，反而看得清。早在我们发现杆细胞和锥细胞之前，天文学家就已经知道用这种办法去观察亮度很低的星星了。 杆细胞只有一种，但是锥细胞却有三种，分别有红、绿、蓝三种色素(视蛋白质)，感受红、绿、蓝三种光，产生的神经信号被传递到大脑，我们就看到了一个色彩缤纷的世界了。如果有哪一种锥细胞不存在或有缺陷，在你的视觉世界中就少了一种原色。 这三种色素，以及杆细胞中的视紫红素，是由不同的基因表达的。几年前，这些基因都被发现了。四种色素基因位于三个染色体上，视紫红色和蓝色素基因分别位于三号和七号染色体，而红、绿色素的基因则连在一起，都位于,性染色体上。大家知道，男性只有一个,染色体，它一出了毛病就会表现出来，不象女性有一对,染色体，一个出了毛病还会被另一个掩盖过去，因此红绿色盲是一种性连锁遗传病，在男性中要比女性多得多。 红色素基因和绿色素基因的序列非常相似，有,,,相同，很显然，它们是从同一种基 因进化来的。实际上，四种色素基因都存在一定的相似性，计算表明，它们是在大约,,,,亿年前由同一种基因进化来的，而红、绿色素基因的分化则比较晚，在,,,千万年前才发生。也就是说，在,,,千万年前，眼睛还没办法区分红、绿色，大家都是红绿色盲。 出乎意料的是，男性中绿色素的基因数目并不是固定的，对大多数男性来说，有两个绿色素基因和一个红色素基因，即这两种基因的比例是,:,，但是比例是,:,或,:,的也并不罕见。这两种基因比例的不同，导致男性对红、绿两色的感觉存在着变异。这种变异的存在，是不是表明绿色素基因正在进化成两种新的色素基因呢,那样的话，我们就会有四原色，而一个四原色的世界会是什么样的呢, 三思科学