人体没有蓝色素,那为什么会有蓝眼睛?

作者: 七君

来源: 把科学带回家

发布日期: 2016-11-30

本文解释了为什么人体内没有蓝色素,但仍有蓝眼睛存在,并详细阐述了虹膜颜色形成的科学原理,包括黑色素、脂色素的作用以及瑞利散射在形成蓝色眼睛中的作用。

大朋友小朋友们,第一次见到蓝眼睛的外国人的时候,你肯定会好奇,为什么他们的眼睛是蓝颜色的?有人可能会告诉你,这和他们眼睛里的色素有关系。可是,人体内是没有蓝色素的。别说人类了,大多数脊椎动物都无法产生蓝色素。实际上,到目前为止除了2种脊椎动物,其实就是2种鱼——花斑连鳍䲗和变色连鳍䲗以外,人们没有发现任何能够制造蓝色色素的脊椎动物。蓝色素在两栖和植物中很常见,比如许多果子就是蓝色的。

至于为什么脊椎动物无法产生蓝色素,还没有人能解释为什么。

既然人体内没有蓝色素,那么为什么会有蓝色的眼睛呢?简单地说,这个问题的答案,在天上。人眼的蓝色,和天空呈现蓝色的原理是类似的。这个结论步子迈得有点大。我们一步一步地解释。人眼睛的颜色,主要指的是虹膜的颜色。虹膜就是能够形成瞳孔的眼部结构。

虹膜大致分为正反两层:正面的是虹膜基质和覆盖在上面的上皮细胞层,为了方便,我们叫它虹膜正面;虹膜背面的一层上皮细胞,主要是色素细胞。这两层结构都含有色素。虹膜的颜色,和两种色素有关。这两种色素叫做黑色素和脂色素。黑色素是黑色的,脂色素是黄色的。

我们知道可见光中,有波长较长的光和波长较短的光。波长较长的光是红色、橙色的;波长较短的光是蓝色、紫色的;波长中等的光是黄色、绿色的。

黑色素可不管你长波还是短波,它会一律吸收,所以才呈现出黑色。黑色素是决定一个人肤色的主要色素。黑色素多的话,皮肤就黑。除了我们的皮肤以外,头发、血管、内耳,甚至大脑里也有黑色素。皮肤、头发和眼睛里没有黑色素的人,就是白化病人。除了极少数的情况(比如白化病人),一般人的虹膜背面都有黑色素。但是虹膜正面黑色素的含量就因人而异了。脂色素就更加挑人了,并不是所有人都有脂色素。

棕色和黑色的眼睛和黑色素有直接关系。在棕色或黑色的眼睛里,虹膜背面和虹膜正面含有大量的黑色素。所以,如果这两层细胞中黑色素含量高的话,虹膜看起来就是棕黑色的。包括中国人在内的大部分东亚人的眼睛之所以是棕黑色的,就是这个原因。琥珀色的眼睛和脂色素有关。如果虹膜中还含有脂色素,那么眼睛看起来就是琥珀色的。那么蓝色的眼睛究竟是怎么一回事呢?

首先,蓝色眼睛的虹膜背面的黑色素含量不少,但是虹膜正面却几乎不含黑色素,所以蓝眼睛的人的虹膜的正面是透明的。当光线照射到透明的虹膜正面的时候,不会被吸收,而是会发生散射。散射是啥?你可以把光线看成是一些一起运动的小球。它们运动的时候会撞到一些小的物体,比如虹膜中的分子。这时候,光线就好像雨水打在凹凸不平的地面上一样,会溅得到处都是,这就是散射。

其中,短波的光,也就是蓝光,更加容易发生这个现象。

而长波的光则不太容易散射,而是一路向前冲,最终被虹膜背面的黑色素吸收。这种散射有个名字,叫做瑞利散射。蓝光因为被虹膜正面朝各个方向“反弹”了回来,而其他光线则被虹膜背面的黑色素吸收了,因此虹膜看起来就成了蓝色。天空之所以是蓝色,也是因为瑞利散射。瑞利散射让短波的蓝光布满了整个天空,因此天空是蓝色的。那我们是不是看不见天空中别的颜色的光线了呢?并不是。

在正对着太阳的地方,天空看起来白一些,这就是因为各色光你都能看见的缘故。

那么灰色的眼睛呢?灰色眼睛的原理和蓝色眼睛差不多,也和散射有关。只不过,灰眼睛里有大量的胶原,这时候不仅蓝光会发生散射,其他颜色的光也会。这就好比天空中云多的时候,看起来就是灰色而不是蓝色一样。造成灰色眼睛的散射叫做米式散射。那么,绿眼睛是怎么一回事呢?实际上,人体内也没有绿色色素。

有些人眼睛发绿是因为,他们虹膜背面的黑色素比蓝眼睛的人还少,而且他们的虹膜正面除了没有黑色素以外,还含有一些脂色素。蓝色的散射光加上脂色素的黄色,没错,答案就是绿色。其实,蓝眼睛的蓝色,是一种“结构色”。这种因为物体表面结构和光的相互作用(主要是散射、干涉或衍射)而产生的颜色叫做结构色(也叫物理色)。这和色素产生的颜色——色素色(也叫化学色)是不同的。

那么,为什么有人的眼睛是黑色的,有人的眼睛却是蓝色或是别的颜色呢?当然不是基因…才怪。科学家们认为,一开始所有人的眼睛都是棕黑色的。后来在1万年前出现了蓝眼睛的基因变异。人的眼睛的颜色主要由2个基因决定,而它们都长在第15号染色体上面。地上走的脊椎动物不产生蓝色素所以说…你们原本的颜色到底是什么啊?细思极恐…

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