“色盲大师”的视觉奇迹：头足动物用“非常规”方式感知光线

原创 李萍

在海洋生物的演化历史长卷中，头足动物（章鱼、乌贼、鱿鱼、鹦鹉螺等）给我们留下了一个令人费解又惊艳的谜题：它们拥有世上顶尖的伪装能力，能够瞬间融于复杂多彩的环境，甚至用绚丽的色彩彼此交流，然而，科学研究指出，它们可能是“色盲”。

章鱼模拟环境 / NOAA's National Ocean Service, Public domain

这似乎是一个悖论，但大自然总是以出人意料的方式提供答案。

“色盲”之疑：单一感光细胞的局限

传统视觉理论认为，色彩视觉需要至少两种类型的感光细胞（如人类有感知长、短、中波的三种视锥细胞）来比较不同波长的光。然而，头足动物的眼睛里只有一种类型的感光细胞。这意味着从生理结构上看，它们无法区分颜色，眼中的世界应是明暗不同的灰度图。

这就引出了核心问题：如果无法区分颜色，它们如何能精确地模仿出色彩和图案？

突破瓶颈：两大假说争鸣

科学家提出了两种主要假说，试图解决这个矛盾。

假说一：皮肤“看”世界

研究发现，头足动物的皮肤中遍布光敏蛋白——视蛋白，这种蛋白与眼中所用的完全相同。这意味着它们的皮肤可能具备独立感光的能力。但问题在于，它们的皮肤感光器同样只有一种类型，理论上依然无法辨色。这一假说虽吸引人，但尚未能完全解释头足动物色彩识别机制。

假说二：巧用“色差”物理现象

这是更为激进却更具说服力的理论。

色差（chromatic aberration）是常见的光学现象：不同颜色（波长）的光穿过透镜后无法聚焦于同一点，从而导致成像模糊或边缘出现色散（如彩虹边）。

色差示意图 / Bob Mellish, CC BY-SA 3.0, Unaltered

人类设计相机和眼镜时总是极力修正这一缺陷，而头足动物则反其道而行之——它们可能主动利用并放大色差来“编码”颜色信息。

它们的瞳孔形状极为特殊，例如，章鱼的瞳孔是狭长的水平裂缝，乌贼的近似W形。计算模型显示，这种离轴且不对称的瞳孔结构会极大地增强色差效应。通过细微地调整晶状体的焦距（类似相机对焦），它们便能根据图像模糊程度和色散模式反向推算出物体的颜色。

换句话说，它们不是“看见”颜色，而是“算出”颜色。

上：章鱼瞳孔 / Becky A. Dayhuff, Public domain；下：乌贼瞳孔 / Ventus55, CC BY-SA 3.0, Unaltered

偏振光视觉：另一个维度的感知

除了在色彩感知上另辟蹊径之外，头足动物还拥有人类几乎无法想象的一种“超能力”：极致的偏振光视觉（polarization vision）。

它们的感光细胞以精确的栅格状排列（水平与垂直交替），如同内置了先进的偏振滤镜。这使得它们能清晰感知光波的振动方向，即偏振信息。

这项能力有何优势？

• 穿透水体 水会迅速吸收和散射光线，导致水下色彩失真、视野模糊。但偏振光在水下传播时更为稳定，能传递更远距离且更清晰。
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• 消除反光 就像偏振太阳镜能消除水面眩光一样，章鱼能看透玻璃后的物体或隐藏在反光下的猎物。
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• 秘密通信 一些研究者认为，头足动物皮肤上快速变化的图案可能包含了人类看不见的偏振光信号，从而构建了一套私密的通信系统，既能传递信息，又不易被天敌察觉。

结语：重新定义“看见”

头足动物的视觉奇迹给予我们深刻的启示：“看见”世界的方式从来不止一种。

它们抛弃了传统的色觉路径，转而将物理光学缺陷转化为优势，并开发出人类感官无法触及的偏振光维度。它们的视觉系统是一个精心设计的、与大脑和皮肤紧密联动的信息处理中心。

相关研究不仅关乎章鱼等头足动物，更挑战着我们对生物感知、神经计算和演化适应性的传统认知。我们接下来应当重新审视的，或许就是那些曾被简单地贴上“色盲”标签的其他生物。在它们身上，可能同样隐藏着精彩绝伦的感知宇宙。

科学家认为海豚也是“色盲”，它们缺少感知蓝色光线的视锥细胞 / NASA, Public domain

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