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除了眼睛,身体还有哪些地方能“看见“光?

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来源 | 把科学带回家 (ID:steamforkids)

撰文 | Skin


除了眼睛,我们身体的其他部分也能“看见”光。这还要从一个早期的实验说起。

人们早就知道,我们眼睛里有两类感光细胞:视锥细胞负责感知不同波长的光,帮我们分辨颜色;视杆细胞则负责感知明暗,让我们在夜晚也能看清环境。它们之所以能感光,是因为细胞中含有不同功能的视蛋白,视蛋白能捕捉光信号,将其在一系列转化中形成我们大脑能理解的生物化学信号,我们也就“看见”了。


我们视网膜中的视杆细胞(绿)和视锥细胞(红)的共聚焦显微镜图像。|NIH

而长期以来,光照也影响着动物的生物钟,动物们会夜伏昼出,也会根据季节变化调整作息和繁殖时间。因此,科学家想知道,如果动物看不见,这些生物钟还会维持正常吗?

在1991年的一个实验中,研究者们发现,视网膜退化的小鼠是看不见的,但是它们的生物钟却依然会受到光照影响。如果改变光照的时间,小鼠的昼夜节律会发生变化。于是研究者们当时猜测,就算看不见,但动物们仍有另一套可以感受光照的系统,它们不参与视觉中构成图像的功能,却依然会把光照信息传递给大脑,影响动物的行为。

后来的研究的确证实了这一点,并且研究者们在之后的各类实验中,发现了一系列这样的蛋白,比如OPN3、OPN4、OPN5,被称为“非视觉视蛋白”,它们存在于眼睛大脑和皮肤等组织,虽然不能“看见画面”,却对我们的其他生理功能有着一定的调节作用。

这意味着,就算和视觉无关,光照,特别是阳光仍然可能会在很多方面影响我们,包括视力、心情、警觉性……甚至是伤口愈合的能力,以及身体代谢脂肪的能力。

我们从小到大可能都被教育:户外活动会影响视力。事实上,户外活动除了能让我们减少屏幕时间、增加远望的时间外,或许还能从另一个机制影响眼睛发育和视力好坏,


晒太阳可能还有许多我们尚不理解其机制的好处。|wiki

2023年的一项研究就发现,名为OPN3的非视觉视蛋白就影响了视力。科学家敲除了小鼠体内生成OPN3的基因,结果,小鼠的眼睛发育受到了影响,视力也随之发生了改变。按照传统的视觉机制,眼睛会近视是光线在视网膜上聚焦发生问题导致的。但这项研究中,OPN3不构成视觉,却对蓝光较敏感。而这也许是户外环境对眼球发育有帮助的原因之一。

另外一些实验也探究了非视觉视蛋白对心情的调节作用。2012年发表在 Nature的论文中,科学家将小鼠分成两类,一类每天接受12小时光照12小时黑暗,另一组则循环接受3.5小时光照3.5小时黑暗。结果发现,接受异常光照规律的小鼠,表现出了许多奇怪的现象:不爱喝糖水,心情闷闷不乐,学习能力也下降了。而这则和一类名为OPG4的非视觉蛋白有关。

于是科学家阻断了OPG4在小鼠身上的通路,此时小鼠的视觉并没有受影响,但异常的光照不再影响小鼠的心情和学习能力。这说明,光照在视觉之外,也会影响我们。


而其他实验则发现,这些非视觉视蛋白还会影响小鼠血管的收缩和舒张,影响食欲,甚至可能影响新陈代谢,比如脂肪的分解。

光照会以一种不可见的方式潜移默化地影响我们的许多生理状态,这也许可以部分解释,为什么我们会更喜欢阳光,为什么会在冬天光照不足时感到心情不佳等问题。或许,每天适当晒晒太阳,将在各种方面起到调节作用。


对于冬季抑郁的人们,像这样的光照疗法可能会对心情有所缓解。|wiki

动物界也存在还有一种有趣的现象,能让我们理解这些非视觉视蛋白的作用:一些鱼类或爬行类动物的皮肤上便存在这样的非视觉视蛋白,它们能感受环境的光线,随时变色,以此来逃避攻击或者吓退敌人。

有一篇发表于2026年的关于非视觉视蛋白的综述文章就提到,阳光在我们进化过程中始终如影随形,所以我们进化出各种响应太阳光的机制也就不足为奇了。我们能看见可见光,感受红外线的热量,另外,还有些更隐蔽的光感系统,能发现环境中的光,并帮我们感知和适应世界。


这种隆头鱼的皮肤上就有这样的感光细胞,会变色。当时科学家偶然发现,一只隆头鱼当时已经死了,但短期内居然仍能变色。|wiki

参考资料

[1]//www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-physiol-022724-105249

[2]//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1941717/

[3]//pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10243678/

[4]//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39193200/

[5]//www.nature.com/articles/nature11673

[6]//theconversation.com/seeing-without-eyes-the-unexpected-world-of-nonvisual-photoreception-79166

[7]//knowablemagazine.org/content/article/living-world/2026/animals-sense-light-many-ways-with-opsins



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