小鼠也能像灵长类一样辨别五彩世界

        我们知道，在哺乳动物中，只有灵长类能够看到五颜六色，而其它绝大多数哺乳动物都是色盲。可是现在科学家们通过转基因手段，赋予小鼠灵长类所特有的第三种感光色素，拥有这种感光色素的小鼠将不再是色盲。3月23日的《科学》杂志报道了该研究成果。

        灵长类之所以能够区分出各种各样的颜色，是因为它们的眼睛含有三种感光色素蛋白，其中每一种蛋白分别对某一段波长的光特别敏感。灵长类通过比较三种感光色素在视网膜细胞中的活跃程度来确定色彩。相比之下，其它哺乳动物就没有这么幸运了，它们只拥有两种感光色素，这就大大限制了它们区分色彩的能力。科学家们推测，灵长类的第三种感光色素来自于另外两种感光色素之一的基因变异，从而使灵长类发展出现在的基于三原色的感光系统。

        这种变异可能带给灵长类很大的好处，比方说在寻找食物的时候。但是灵长类的大脑必须能够立即理解这种新变化，即能够处理第三种感光色素带来的新信息。以前科学家们通过解剖，对比了灵长类和其它哺乳动物的视网膜，以为只有灵长类的神经系统能够处理第三种感光色素"突然"带来的好处。

        但是最新的研究推翻了以往的推测。加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的视觉科学家Gerald  Jacobs和约翰•霍普金斯医学院的遗传学家Jeremy  Nathans合作，设计了一个新颖的实验，将人类的感光色素移植给小鼠。来自视网膜的电子记录显示，这些转基因小鼠感应色彩的锥形细胞能够对红光作出反应，而普通小鼠是不会的。接着，科学家们给这些小鼠设计了一系列实验，让它们区分出三块面板中的哪一块和另外两块颜色不一样，答对的小鼠可以得到一滴豆浆作为奖励。这些转基因小鼠成功地通过了考试，区分出普通小鼠不可能区分出的色彩。

        这项研究证明单一的基因变异能够产生基于三原色的视觉系统，而且可以立即引起动物行为上变化。但是这也为科学家带来了一个新的难题：那就是为什么别的哺乳动物没有进化出类似的视觉系统？

“如果你给了小鼠有关前端的感官输入，那么它们的脑是否会考虑运用后端的信号？”分子生物学和遗传学教授Jeremy  Nathans介绍说，“答案为引人入胜的是。它们无需通过后代才进化出新的视觉。”

在哺乳类动物中，灵长类动物——如人和猴——的视网膜结构是独特的，这是因为他们拥有三色视觉受体，可以接收短（蓝）、中（绿）和长（红）波长的光。而与其他哺乳动物一样，小鼠只拥有两色受体，一个对应短波长，一个对应中波长。

在这篇研究性文章中，研究者设计了一种“敲入”小鼠模型——将小鼠体内一个中波长受体替换为人类的长波长受体，从而两种受体在小鼠的视网膜都能表达。人类受体在小鼠体内可以保持生物学功能，但问题是小鼠能运用这个新的视觉信息吗？

为了解决这个问题，研究者采用了一种传统的喜好测试，让小鼠从三色平板上挑选出一个有别于其他两个的平板，如果选对了将得到豆奶的奖赏。

正常小鼠在面对黄光和红光时，缺乏判断力。然而，拥有人类长波长和小鼠中波长受体的小鼠在经过大量的练习之后，学会了分辨这两种颜色的差别。

Nathans暗示说，这个敲入小鼠模型可以模仿我们早期灵长类祖先的情况，当时他们获得了三色视觉（Δ），一种基于三种受体的色彩视觉。在过去的某些时间段，随机的一些突变让X染色体上的一种受体发生突变，从而产生出两种不同的受体类型。

现存的新世猴（ΔΔ；生存于南美）仍旧采取这种系统，表明在这些猴群中，只有一些特定的雌性猴拥有三色视觉。与之不同的是，在旧世猴（ΔΔΔ；生存于非洲）中，例如人类，原本两条不同的X染色体发生了拷贝，从而每条X染色体都获得了两种类型的受体，让男性和女性都获得了三色视觉。 (责任编辑：泉水)

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