色盲的章鱼如何识别颜色梁博士讲科学

大家好,我是美丽科学的创始人梁琰博士。前面几期《梁博士讲科学》都和颜色相关,今天的话题也和颜色有关,而且和我们最近发布的一个关于章鱼智慧的数字绘本(《可别小瞧了动物的智慧

章鱼篇·上》)相关。

在绘本中我们提到章鱼可以迅速改变身体颜色,和周围的环境融为一体。但章鱼却是色盲,那它为什么可以变色呢?

△第1期数字绘本《可别小瞧了动物的智慧

章鱼篇·下》

首先我们来了解一下什么是色盲。人的眼睛中有三种可以感受颜色的视锥细胞,分别感受红光、绿光和蓝光。正是依靠这三种视锥细胞,我们可以看到各种不同的颜色。

△视锥细胞使我们能看见颜色

如果部分视锥细胞出了问题,我们可能会把下图中的74看成21;如果所有视锥颜色的细胞都“失灵”了,我们就无法分辨出左图中的数字了,这种状况叫作全色盲。

△常见的色弱、色盲测试图(左)

因为章鱼只有一种感光细胞,所以科学家推断即使章鱼不是全色盲,它也没办法分辨不同的颜色。

△章鱼眼部的特写

接下来,让我们看一下这个神奇的动图,章鱼竟然可以如此高超地隐藏自己,怎么可能无法识别颜色呢?对于这个问题,目前主要有两种猜测。

△“隐身”攀附在珊瑚上的章鱼(视频:RogerHanlon)

有一些科学家认为,章鱼可以改变颜色,也许是因为章鱼的皮肤中含有可以感受不同颜色的感光物质。年,科学家破解了一种章鱼的基因组,但也没有找到足够的证据来证明这个假设。

另外一种假设认为,章鱼可以识别颜色可能和章鱼眼睛瞳孔的特殊形状有关。我们的瞳孔就是眼睛中心黑色的圆孔;章鱼的瞳孔一般是U形的。

△科学家猜测章鱼可以识别颜色是因为特殊的瞳孔形状(图像:EwaldRübsamen)

为了理解第二种假设,我们首先需要了解色差的概念。当光经过一个凸透镜时,不同颜色的光会聚集在不同的焦点上,这个现象就叫做色差。我们的眼睛也可以理解成是一个透镜,如果眼睛的色差很严重,那我们看东西就会看不清楚,像下方右图这样。但类似的情况并没有发生,这是因为我们的眼睛对色差有很好的修正。

△色差的形成原理

但对于章鱼的眼睛,特殊的瞳孔形状让色差的效果更加明显。这有什么好处呢?科学家推测,章鱼可以通过改变视网膜的位置(也就是把眼球拉长或者压扁),这样可以让不同颜色的光聚焦在视网膜上,从而分辨颜色。

△科学家推测章鱼可以通过改变视网膜位置,利用色差来分辨颜色

另外,同样可以改变身体颜色,并且也拥有奇怪瞳孔形状的乌贼,也可能用类似原理识别颜色(乌贼和章鱼都属于头足纲动物)。

△同属于头足纲的乌贼

前面提出的两种假设,不管你更倾向哪一种,相信章鱼和乌贼一定是可以识别颜色的。至少雌乌贼一定可以。否则在求偶时,雄性乌贼为什么要冒着把自己暴露给捕食者的风险变着花样地改变自己的颜色呢?

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感谢收看这期的《梁博士讲科学》,我是美丽科学的创始人梁琰博士。大家对这期的视频内容有什么想法吗?欢迎留言和我们分享想法和意见。

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