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哺乳动物视觉:双色和三色的差异

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:在如此尴尬的环境里,哺乳动物的祖先当然看不到什么绚丽的色彩,到处都是黑乎乎的一片,所以它们不需要彩色视觉。以人类的标准来看,它们都是典型的色盲。恐龙所面临的真正危机,可能来自哺乳动物的崛起。斗牛既然是哺乳动物,当然也是色盲,它们根本分不清红色和绿色。激怒斗牛的不是鲜艳的红布,而是斗牛士挥舞红布的幅度和频率。对于草食动物来说,双色视觉已经足够了,它们眼里的青草到底是黄色还是绿色,都不影响吃草的效率。

哺乳动物视觉:双色和三色的差异

早在两亿多年前,几乎是恐龙开始征服地球的同时,一群不起眼的小型爬行动物也开始了漫长的进化征程,它们将用一亿多年的时光进化为哺乳动物。哺乳动物的祖先大概只有老鼠那么大,其生活习惯也大致和老鼠的差不多,只能生活在恐龙的阴影之下,毕竟两者体型相差太大,所以哺乳动物的祖先必须委曲求全,选择在夜间活动。在如此尴尬的环境里,哺乳动物的祖先当然看不到什么绚丽的色彩,到处都是黑乎乎的一片,所以它们不需要彩色视觉。以人类的标准来看,它们都是典型的色盲。

然而世事无常,称霸地球的恐龙却意外灭绝了,忍辱偷生的哺乳动物突然看到了繁荣的希望。

百余年来,关于恐龙灭绝之谜,科学家争论不休。解释恐龙灭绝的理论恐怕比恐龙的种类还要多,其中最为流行的当属陨石撞击理论。绝大多数中学生都支持这个理论,因为这个理论最容易理解:大约六千五百万年前,一颗直径十公里左右的太空陨石撞进了墨西哥的尤卡坦半岛,猛烈的撞击释放了相当于八十颗原子弹的能量,将大量汽化岩石粒子送入地球大气层。在此后长达数十年的时间内,大量灰尘和煤烟持续涌入大气层。全球出现大面积火灾,导致大约80%的物种灭绝,其中就包括恐龙。

其实陨石撞击理论还不能完全解释恐龙的灭绝,最简单的事实就是:百足之虫、死而不僵,在陨石撞击地球之后,恐龙仍然存活了好几万年。也就是说,有相当一部分小型恐龙事实上在陨石撞击所造成的灾难中幸存下来,鸟类就是恐龙的后代,它们至今仍然存活在地球上。

所以有人认为,陨石撞击地球只是造成了大型恐龙的灭绝,而不是所有恐龙的灭绝。恐龙所面临的真正危机,可能来自哺乳动物的崛起。

早期哺乳动物体型适中,行动灵活。与愚蠢的爬行动物相比,哺乳动物的相对脑容量更大,智力更发达。尤其重要的是,哺乳动物进化出了能够保温的毛发,成为体温相对恒定的温血动物,因而可以摆脱阳光的束缚,无论白天还是夜晚都可以自由活动,这为哺乳动物提供了强大的生存优势。尽管哺乳动物在与恐龙竞争的过程中很难直接占据上风,但它们使用的一个小小的花招,却给恐龙带来了灭顶之灾。

早期哺乳动物虽然打不过恐龙,但肯定“打得过”恐龙蛋。

恐龙属于爬行动物,爬行动物有一个重要特征,就是卵生,要像母鸡一样,通过下蛋来繁衍后代。以恐龙的体型来看,恐龙蛋的体积想必也不小,有些残存的恐龙蛋化石大小和西瓜不相上下。以恐龙的智商,它们并不知道如何保护自己的蛋。更麻烦的是,多数恐龙没法上树,它们产蛋的方式简单粗暴,就是直接产在地面上,甚至都不用树叶盖一下。而且恐龙蛋的孵化时间太长,达3~6个月之久,这些都是明显的不利因素。逻辑很简单,一个东西在外面暴露的时间越长,遭遇意外的可能性也就越大。举个例子,你不小心将自己的钱包落在马路上,如果事隔两分钟,可能问题不大,你还有机会捡回来,但你等半个小时试试看,钱包肯定早就被人捡走了。虽然有些小型恐龙后来进化出了孵蛋行为,比如窃蛋龙就会坐在蛋上孵化后代,但大型恐龙绝不能这么干,如果它们也学着孵蛋,只会一屁股把一大窝蛋全部坐碎。只要想想一窝西瓜般大小的恐龙蛋放在地面上长达半年无人看守,你就知道恐龙的命运究竟有多危险了。哺乳动物的出现,则证明了这种危险有多么真实。

在哺乳动物还很弱小的时候,恐龙这种简单的生育方式并没有什么不妥。当时的地球上,几乎没有其他动物有能力毁坏恐龙蛋,恐龙就这样大大咧咧地满世界下蛋。正是从恐龙愚蠢的产蛋方式中,哺乳动物看到了崛起的希望。

恐龙蛋不会跑,也不会叫,而且营养丰富。只要打破外壳,不需要撕咬,不需要奔跑,甚至都不需要用火烤一下,哺乳动物就可以立即享受一道美味的野餐。更可怕的是,只要有一种哺乳动物学会了吃恐龙蛋,这种奇特的本领就会迅速传播开来。它们便会产下更多的后代,吃掉更多的恐龙蛋。最后的结果就是哺乳动物越来越多,恐龙蛋却越来越少。恐龙会灭绝,也就不足为奇了。

幸运的是,有一批恐龙进化成了鸟类。鸟类的优势很明显,它们会先在树上搭一个窝,然后再把蛋产在窝里。而且鸟类体型较小,孵化的时间也很短,一般十几天就可以完成任务。如此一来,哺乳动物要想吃到鸟蛋就困难多了。这就是恐龙已经灭绝,而鸟类可以繁衍到现在的重要原因。

我把这个解释恐龙灭绝的理论称为吃蛋理论。

其实吃蛋理论和陨石撞击理论并不冲突。我们可以这么理解,在陨石撞击地球之前,哺乳动物偷吃恐龙蛋已经将恐龙逼到日落西山的地步了。它们一直在辛苦产蛋,后代却莫名其妙地越来越少,那是生存竞争的最直接表现。

研究人员对多种哺乳动物的基因组进行分析后发现,在恐龙灭绝之前,哺乳动物就已经开始多样性分化,而且分化的速度在陨石撞击地球之后并没有明显改变。哺乳动物事实上是靠自身的实力战胜了恐龙,而不完全得益于陨石的撞击。有些肉食性哺乳动物后来已经具备了直接与恐龙对抗的实力,有时甚至可以猎杀恐龙。

总而言之,哺乳动物的崛起,导致恐龙灭绝成为一种必然趋势,陨石撞击地球只是压垮恐龙的最后一根稻草。在恐龙灭绝后不久,哺乳动物也开始改变生活方式,从夜间活动渐渐变成白天活动,从洞穴中走到了开阔地带。从此以后,天下归于哺乳动物,地球随之进入了一个全新的时代。

哺乳动物虽然渐渐成为大地的主人,长期的夜行生活习惯却留下了一个重要的后遗症,那就是色盲。它们虽然得到了地球,却无缘认识一个彩色的世界。哺乳动物对色彩并不敏感,它们眼里没有红花绿叶,也没有五彩缤纷的蝴蝶昆虫;没有彩虹横空,也没有绚烂的晚霞;目光所及之处,都是淡淡的橙黄色。

有人误以为斗牛容易被鲜艳的红布所激怒,其实不然。斗牛既然是哺乳动物,当然也是色盲,它们根本分不清红色和绿色。激怒斗牛的不是鲜艳的红布,而是斗牛士挥舞红布的幅度和频率。

简而言之,哺乳动物面对着五彩斑斓的世界,却过着灰暗单调的生活,数千万年来一直在双色世界里安然度日,并没有什么明显的不适。对于草食动物来说,双色视觉已经足够了,它们眼里的青草到底是黄色还是绿色,都不影响吃草的效率。草色变化最明显的时候,是夏秋换季时节。在那段较短的时间内分辨青草和黄草,对生存并没有什么重要影响。对于肉食动物来说,它们根本不吃草,对于绿色更是抱着无所谓的态度。比如狮子,它们只对羚羊感兴趣,至于羚羊到底吃的是青草还是黄草,毛发是红色还是绿色,都不影响狮子的胃口。羚羊需要提防的是狮子或者猎豹,它们的任务是骗过捕食者。既然狮子也是红绿色盲,那么羚羊就没有必要进化出绿色的毛发来,因为那样并不能骗到狮子。同样的道理,既然羚羊是红绿色盲,狮子也就没有必要进化出绿色的毛发,因为那并不能提高捕猎效率。由此可见,无论对于狮子,还是对于羚羊来说,绿色毛发都没有明显的保护价值。(www.xing528.com)

我把这种观点称为色盲理论。

色盲理论的核心思想是,由于多数哺乳动物都有双色视觉,在它们眼里,橙色毛发和绿色毛发看起来大致相同,那么,绿色毛发对它们来说,就没有互相识别的价值,同时无法起到保护作用,它们自然就没有进化出绿色毛发的动力。

所以,现在问题已经发生了变化,从哺乳动物为什么没有绿色的毛发,变为哺乳动物为什么保留色盲性状,而没有进化出更为先进的三色视觉。

答案可能会让人感觉意外:对于哺乳动物来说,色盲虽然是夜间活动留下的后遗症,后来却变成了一种生存优势。

色盲的优势在于对黄色到棕黄色区间的光谱变化更加敏感。在人眼看来,黄色与棕黄色没什么不同,但哺乳动物能很容易地将它们区分开来,从而帮助它们识破天敌的伪装。也就是说,色盲的羚羊能够轻而易举地在枯黄的草丛中发现棕黄色的狮子。只要明白了这一点,你就会立即明白,为什么哺乳动物会保留色盲性状,因为那是生死攸关的大事。如果它们努力进化出了绿色色觉,却丧失了辨别黄色与棕黄色的本领,就更有可能倒在狮子的利爪之下。因为在许多环境中,特别是在非洲稀树大草原上,枯草期的时间相当长,以至于足以遏制三色视觉的进化。

逻辑是这样的。

以我们熟悉的内蒙古草原为例,枯草期一般从每年10月直到次年4月,长达半年。在狮子和羚羊活动的非洲稀树草原,枯草期则更长,因为当地降雨量较少,许多草本植物都变成了机会主义者,只会随着雨季的来去而匆匆发芽生长。雨季越短,枯草期就越长。热带稀树草原的枯草期一般都要长于青草期,这就给生活在当地的哺乳动物出了一道选择题:到底是三色视觉好,还是双色视觉好?它们用实际行动给出了答案。双色视觉虽然被称作色盲,却能让它们在枯草丛中有效发现隐蔽的目标,无论对于想要躲避狮子的羚羊来说,还是对于想要猎杀羚羊的狮子来说,都同样如此。如果是三色视觉,虽然能在青草期轻松发现其中的棕黄色目标,但青草期时间相对较短,其所带来的优势相对较弱。而且青草期往往食物丰盛,动物在这一时期的生存压力明显小于枯草期。相比之下,当然是色盲更有优势。这种优势在丛林中同样存在。哥斯达黎加有两种卷尾猴,一种是色盲,一种不是色盲。研究发现,色盲的卷尾猴每小时抓到的昆虫是非色盲卷尾猴的四倍,就算这些昆虫有保护色也无济于事。

色盲的优势还不止于此。在黎明或黄昏时分,光线暗淡、大地朦胧,在拥有三色视觉的动物眼里,世界一片模糊。这时候,拥有双色视觉的动物的视野反而更加清晰,目标也更加明确。所以,哺乳动物往往在傍晚时分狩猎,那时成功的概率更高。狮子就是黄昏狩猎的高手,它们倒逼羚羊也必须在黄昏时分保持警惕,以便更好地躲避狮子的追杀,所以,羚羊也不会轻易发展出三色视觉。

这也可以解释为什么人类存在大量色盲。

我不知道你是不是色盲,如果是,那么恭喜你,你马上就会获得更多的自信。如果不是,同样恭喜你,你不必自卑,因为你可以和我一样尽情欣赏这个七彩的世界。

先介绍一个事实:人类存在大量色盲和色弱,而且比例相对稳定。统计表明,约有7%到10%的男性存在色觉异常,而女性色觉异常的比例相对较低,大约在1%以下。

遗传学的角度来分析,男性色盲的比例之所以比女性的高这么多,是因为色盲基因在X染色体上,是隐性的伴性遗传基因。隐性遗传的意思是,只要有一个正常的基因,隐性的基因就会被掩盖,因而不会发挥作用。因为女性有两个X染色体,只要有一条基因正常,就会压制另一条X染色体携带的色盲基因,因而表现出正常色觉。而男性只有一条X染色体,只要这条染色体携带色盲基因,男性就会表现出色盲症状。所以,男性色盲的比例远远高于女性色盲的比例。

一般认为,隐性遗传发生率大于5%时,就表明这种性状不是随机遗传的结果,而是具有一定的生存优势的。事实正是如此,从色盲基因的表现来看,它对男性的重要程度可能超过对女性的重要程度。或者说,色盲基因可能悄然为男性提供了某种难以察觉的优势,这种优势与其他哺乳动物的相同,即可以在枯草丛中轻易发现目标,因而在狩猎过程中发挥独特的作用。原始人类被称为“狩猎猿”,绝非浪得虚名。人类的这种能力一直保留到了现在,据说第二次世界大战期间,色盲人群被专门雇佣去识破迷彩伪装的敌方阵地,以此确定轰炸目标。

正因为色盲的种种优势,哺乳动物才保留了色盲性状,它们多数都是典型的双色视觉。在双色视觉动物的眼里,无论绿色毛发、红色毛发还是棕黄色毛发,看起来都差不多。既然如此,那干嘛还要多此一举,进化出绿色毛发呢?

所以哺乳动物没有绿色的毛发。

至此我们已经基本回答了哺乳动物为什么没有绿色毛发的问题,但事情并没有到此结束。

既然在哺乳动物的眼里,红色毛发和绿色毛发区别不大,如果为了伪装,黑色或者灰色毛发就足够了,[43]那么为什么有些哺乳动物还要进化出红色和棕黄色的毛发呢?这是因为动物的毛发不只是为了伪装,还有比伪装更重要的生理作用,那与我们要讨论的第三步——毛发的热调节功能有关。

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