作者：汪婕舒 | Jieshu Wang | 本文首发《Newton科学世界·数字版》
蔚蓝的天空、碧绿的湖泊、多彩的花朵……如果我们的眼睛不能辨认颜色，大自然的美仿佛也减半了。那么，为什么我们的眼睛能看见色彩呢？
要看见色彩，我们首先要能看见光。这精密的仪器，都集中在眼球内壁的视网膜上。视网膜相当于照相机的CCD或感光胶片，能接受光，并将其转换为电信号。
眼睛的结构
右眼视网膜
那么，视网膜是如何接受光的呢？
视网膜上的视细胞分为两种，分别是视杆细胞和视锥细胞。从外表看，它们长得都很怪异，身体细长，分为上下两节。不同的是，视杆细胞的下半截是杆状的，而视锥细胞下半截越来越小，呈锥形。
蓝色的是视杆细胞，红色的是视锥细胞
这两种视细胞的下半截都有一层一层的扁平袋囊状结构，里面含有能对光子做出反应的物质，也就是视色素。视色素是一种特殊的物质，碰到光子后，它的形态会发生一点点小变化，从而关闭细胞膜上的钠离子通道。这个通道的变化能形成电位，产生电信号，最终能传到大脑。过一会儿，视色素又恢复原来的样子，钠离子通道又重新打开。
视杆细胞的感光灵敏度要高于视锥细胞。也就是说，在月光下，主要是依靠视杆细胞看东西，在日光下则主要依靠视锥细胞。视锥细胞还负责辨别颜色，正是我们色觉的来源。
那么，我们为什么能看见五颜六色的世界呢？
这是由于，视网膜上有三种不同的视锥细胞，分别是感红视锥细胞、感绿视锥细胞和感蓝视锥细胞，它们分别能感知可见光谱上的一段。这三种视锥细胞最灵敏的波长分别在565纳米、535纳米和450纳米左右，因此又称为L型锥体细胞（红）、M型锥体细胞（绿）和S型锥体细胞（蓝）。其中的L代表较长的波长（Long），M是中等的波长（Middle），S是较短的波长（Short）。
三种视锥细胞能感知的波段
三种不同的视锥细胞中含有三种不同的视色素，称为光视蛋白。尽管它们中包含的视黄醛分子都一样，但周围蛋白质部分的氨基酸排列方式不同，因此吸收的波长也不尽相同。
各种波长和强度的光组合在一起进入我们的眼睛，就能看到不同的颜色。
在单色光的作用下，我们的眼睛可以分辨200～250种颜色。三种颜色加起来，考虑到颜色的种类（色调）、鲜明程度（色饱和度）和明亮程度（亮度）等不同条件，我们的眼睛最多可以辨别数百万种不同的颜色。人眼在490纳米附近（蓝～绿）和在590纳米附近（黄～橙）具有最好的辨别颜色的能力，甚至可以察觉到1纳米的波长差异。
这张图包含1百万个像素点，每个像素点的颜色不同。人类的眼睛可以区分出其中绝大多数的色彩。
那么，为什么会有色盲呢？
色盲通常是由于视锥细胞所具有的视色素异常而造成的。决定视色素中氨基酸排列方式的基因出现异常时，人就难以分辨特定的颜色，造成色觉异常。感红视锥细胞和感绿视锥细胞的光视蛋白为异常的人，难以辨别红色～绿色；感蓝视锥细胞的光视蛋白为异常的人，难以辨别绿色～蓝色。
左图是正常色觉的人看到的景色，右上是红色盲的色觉，右下是绿色盲的色觉。
科学家发现，L型和M型光视蛋白中共有约350个氨基酸，只需要改变其中2个，就会使它们的最灵敏波长移动30纳米。而亚洲和欧洲的许多灵长类动物中，L型和M型视蛋白的基因非常相似，位置也很接近（都在X染色体上），所以科学家认为，哺乳动物最初只有S型和L型光视蛋白，在漫长的进化中，L型蛋白发生变异，产生了第三种蛋白，也就是M型视蛋白。L型和M型视蛋白基因很容易发生变异，从而造成中长波段的色觉异常。世界上约有8%的男性和0.5%的女性是色盲。
即使具有正常型基因的人，氨基酸的排列方式也因人而异，有微小差别。因此，不同的个人，视锥细胞吸收的波长范围（能够辨别的颜色）会有微小的差异。所以，每个人眼里的世界都是不一样的。
还有一种特殊的色盲——全色盲，是由于视锥细胞缺少或功能丧失而造成的。他们仅能依靠视杆细胞来感受光线的强弱，所看到的世界只有灰阶的色阶分布。全色盲的比例非常小，但在太平洋上的平格拉普岛（Pingelap）上却有极高的比例，大约为10%，还有30%的人携带全色盲基因。这是由于18世纪时，一场强烈的风暴席卷小岛，许多人不幸身亡，只剩下了20个幸存者，其中有一个男性就是全色盲。经过长时间的近期繁殖，拥有全色盲基因的人数越来越多，比例也越来越大。到目前，岛上约有250人是全色盲。
你也许会觉得，这些全色盲眼中的世界没有色彩，是一件多么遗憾的事情。然而，事实却并非如此。平格拉普岛的全色盲虽然失去了色觉，但是他们对浓淡和明暗有着更加细致的体会，其他感官也更敏锐。尤其在夜晚，他们能从散发着淡淡荧光的海湾中，辨认出鱼群的方向，夜夜满载而归。他们也能轻松辨认星空，不迷失方向。他们还能在织物上编织出正常色觉者无法辨认的美丽图案。当你把这些看起来杂乱无章的织毯拿到昏暗的光线下，才能识别出那些精美的画面，传颂着流传千年的故事。
所以，拥有正常的色觉是一种幸运的馈赠。但是，不管你能不能看见色彩，世界都会一样精彩。