科學家發現有些動物沒有眼睛也能「看見」東西

魷魚的皮膚色素細胞可以探測到光。（圖片來源：Alexandra Kingston, CC BY-ND

我們人類是一種視覺生物。我們這些被賦予正常視力的人，通常都認為眼睛對於如何體驗這個世界是至關重要的。

視覺是光感的一種高級形式，即光感應。但我們也會在日常生活中體驗到其它更基本的光感。例如，我們都知道，太陽溫暖的光線照射到皮膚上時我們會感受到喜悅，在這種情況下，熱就代替了光，因此眼睛和其它特殊的感光細胞並不是必要的。

但近幾十年來，科學家們已經發現，包括人類在內的許多動物都有專門的光檢測分子，而且它們位於眼睛之外的意想不到的地方。這些「眼外光感受器」通常存在於中樞神經系統或皮膚，但也經常出現在內部器官中。這些光感分子在眼睛以外的地方幹啥呢？

視覺依賴於探測光線

動物身上用來識別的所有視覺細胞都能通過一個名為視蛋白的蛋白質家族來檢測光。這些蛋白質從維生素A中獲取一種光敏分子，當它們暴露在光線下時，它會改變結構。相應的，視蛋白也會改變它自己的形狀，並在光感受器細胞中打開信號通路，最終向大腦發出光已經被檢測到的信息。

在脊椎動物中，探測光線的細胞形狀像桿狀或錐狀，因此常以此來命名。

科學家們一直認為，桿狀和錐狀體幾乎是哺乳動物視覺的主要依靠。因此，當David Berson在布朗大學發布了一組老鼠視網膜對光線的反應的研究後，業內人士都大吃一驚。

更奇怪的是，許多實驗室的發現表明，這些細胞中含有一種叫做「黑色素」的新蛋白，這些蛋白似乎不參與有意識的視覺。

我們很難將這些蛋白質稱之為眼外眼，因為它們就在眼睛裡。相反，它們通常被稱為「非視覺」光感受器。

所以現在我們知道在很多動物身上都有非視覺的光感受器。我們還能在哪裡找到它們呢？

不是在眼睛裡搜尋光感受器

一般來說，識別一種潛在的眼外光感受器就意味著要尋找能檢測光的蛋白質，即視蛋白。研究人員將細胞暴露在光線下，搜索電信號變化或者尋找動物活動的變化。

科學家們發現，眼睛以外最常見的光感受器位於中樞神經系統。

在頭足類動物身上都能普遍發現黑色、棕色或色彩鮮艷的斑點，如：章魚、魷魚和墨魚。動物控制它們的顏色或圖案有幾個原因，最常見的是偽裝（與背景顏色和圖案相匹配），其次是產生明亮的、突出的攻擊或吸引配偶的信號。

令人驚訝的是，除了視蛋白之外，還有第二種光敏分子，但它從未用於視覺（據我們所知）。它們出現在一些神經結構中，比如一些昆蟲的大腦或觸角，甚至是鳥類的視網膜。我們稱之為隱色素，這種分子最初是在植物中發現的，它們控制著植物的生長和每年的生殖變化。

為什麼在眼睛外面也能探測光線?

既然我們知道這些光感受器遍佈於動物的體內，那麼它們究竟在做什麼呢？顯然，它們的功能取決於它們的位置。

典型的功能包括日常的蘇醒，體溫等。除此之外還包括維持正常生理周期的生物鐘，以及導致時差反應的不適。這些探測器對於眼睛瞳孔的打開和關閉也很重要，它們有助於調節不同的光線水平。而像魚或章魚的皮膚光感受器經常是用於控制顏色和圖案的變化。

在一些動物中，這些光感受器有一個相當不同、相當驚人的任務——提供磁感，即探測地球磁場的能力。

人類也有非視覺的光感受器能力

由於在哺乳動物視網膜中發現了光敏感的視網膜細胞和視錐細胞，那麼同理可得，人類也必須使用這種非視覺路徑來控制行為和功能。

即使是在功能失明的人身上，瞳孔大小也會隨著光線的變化而變化。在2007年發表的一項英美聯合研究發現，由於遺傳疾病而失去所有桿狀和錐體的患者，他們的瞳孔仍然具有反射性。當顯示藍色的光時，一個病人甚至可以反饋他對「亮度」的感覺。

最後，研究人員還發現老鼠的血管中含有黑色素，這便是視網膜非視覺感光性的視蛋白。這種光敏感的蛋白質可以調節血管的收縮和鬆弛。因此這便能解釋人們早晨心臟病發作概率增大的原因，也許是與當時的血壓變化有關。

我們都知道，在動物的生命中，非視覺光檢測無處不在，意義重大。未來的研究將繼續解開它對人類健康和幸福的影響。

該文章最初發表在《對話》上。

蝌蚪五線譜編譯自scientificamerican，譯者 土豆同學，轉載須授權

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