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夜视能力提升，意味着对光更加敏感，但这也未必是个好事……

撰文 | 栗子

审校 | 二七

自然界里，许多动物的夜视能力都比人类强。

比如一些鱼类，能看到我们肉眼不可见的红外线；再比如猫，虽说看不到红外线，但眼睛里有大量适应昏暗环境的感光细胞，它看东西需要的光线，大致相当于人类所需的1/6。

相比之下，人类在黑暗中的视力通常很有限。假如一个人的夜视能力突然增强，看到了从前在暗处看不到的景象，可能会感到惊慌。一些癌症患者在经历某种疗法之后，便有了类似的体验。

他们不知道，自己为什么会拥有超乎寻常的夜视功能。但科学家们随后发现了原因。

人类的夜视能力为什么差？

你可能听说过，人类视网膜里的感光细胞，分成视锥细胞和视杆细胞。

视锥细胞又分三种，各自拥有不同的视觉色素，我们能看到纷繁的色彩，就是靠着这三种视锥细胞的通力合作。相比之下，视杆细胞只有一种接受光线的视觉色素，它无法帮我们感受彩色的世界，但却对光更加敏感，让人类在光线微弱的时候也能看到一些东西。



上为视杆细胞，下为视锥细胞（图片来源：Bioninja）

我们的夜间视觉，便是由视杆细胞主导。在视杆细胞里，对光敏感的那种色素叫视紫红质（rhodopsin）；视紫红质里发挥主要作用的基团叫视黄醛（retinal）。当可见光照到视杆细胞上，视黄醛的结构会发生改变，随之而来的一系列生化反应，能帮细胞把接收到的光转化成电信号。等这种信号传到大脑，并被大脑“理解”后，我们也就看到东西了。

顺便一说，视黄醛又叫维生素A醛。人们在缺少维A时出现的夜盲症状，也与视黄醛有关。

当然在正常情况下，即便是不夜盲的普通人，“夜视能力”也十分有限。毕竟，视黄醛对光再敏感，也仅限于可见光的范畴，它对红外线并不敏感。夜晚可见光微弱，人们能看到的东西就少了。



夜视拍摄（图片来源：Dr Aaron Greenville via ABC News）

那么，如果视黄醛对红外线也有反应，人类不就能在黑暗中看得更清楚了？

如何“修改”我们眼里的视黄醛呢？这让科学家想起，有一种名叫光动力疗法（PDT）的癌症治疗手段，或许就能实现这样的功能。一些癌症患者在接受这种疗法之后，汇报过奇怪的副作用——自己的夜视能力增强了。患者突然能在黑暗中看到一些诡异的轮廓，这让他们感到不安。

 癌症疗法为何能增强夜视能力？

研究团队之所以联想到PDT疗法，是因为实施这种疗法时，医生常常为患者注射或涂抹一种叫做二氢卟吩e6（Chlorin e6，Ce6）的光敏剂。然后，把一束红外激光聚焦在肿瘤上，光敏剂Ce6就会被激活，将组织里的氧变成能够摧毁癌细胞的活性氧。

科学家推测，Ce6被红外线照射后产生的活性氧，不仅能杀死癌细胞，也可能和视杆细胞里的视黄醛发生反应，改变视黄醛的结构，并触发随后的一系列反应：像可见光照射时那样，将光线化为电信号交给大脑。这样一来，人类便可能借红外线填补可见光的不足，在暗夜里看到更清晰的画面。

为了证实这个想法，团队为Ce6进入眼组织后发生的反应，做了分子模拟（molecular simulation）：在模型中，他们模拟了每个原子的运动情况，也模拟了化学键的形成和断裂。



分子模拟。A为嵌入细胞膜的视紫红质，以及Ce6分子；B-D为视紫红质与Ce6的三个持久结合位点（图片来源：原论文）

当团队把一个虚拟的色素分子视紫红质（其中含有视黄醛）插入细胞膜，系统便可以预测色素分子、Ce6分子和水分子之间，将发生怎样的相互作用。

模型跑了几个月，进行了几百万次计算，科学家最终得出结论：光敏剂Ce6在红外照射下，制造出的活性氧，的确能让视黄醛发生异构，就像受到可见光照射时一样。如果是在现实中，这样的生化反应大概会在纳秒级的时间里完成。



视黄醛的异构化，从11-顺式（右上）变为全反式（右下），在可见光照射时会发生；分子模拟认为，Ce6被红外线照射时，视黄醛也会发生同样反应（图片来源：原论文）

由此研究团队相信，他们已经找到了人类接受PDT疗法后夜视能力意外增强的原理。

 真的可以用吗？

对PDT疗法用到的药物Ce6来说，增强癌症患者的夜视能力，可能并非歪打正着。毕竟，Ce6是一种叶绿素衍生物。叶绿素大家不会陌生，它之所以能让植物显现出绿色，就是因为把红光和蓝紫光的波段吸收了，而吸收的绿光很少。

在动物界，也有一些家住深海的生物如黑柔骨鱼（Malacosteus niger），利用叶绿素衍生物帮视杆细胞吸收远红光或红外光，以便在漆黑的世界里，看到一些其他动物看不到的东西。

除此之外，太平洋桶眼鱼（Macropinna microstoma）同样是依靠一些绿色色素，在极低的光照下看世界。由于这种鱼的脑袋透明，我们轻易就能观察到它眼中大片的绿色。



太平洋桶眼鱼，绿色部分是眼里的色素（图片来源：Wikimedia Commons）

那么，普通的人类可以放心使用Ce6来解锁更强的夜视功能么？

近年有研究表明，Ce6能有效治疗夜盲，且可以改善眼疾患者在低光照下的视力。虽然，那时的科学家并没完全搞清Ce6提升夜视能力的机制，但这不妨碍他们了解Ce6的效果。

2015年，还有一群生物黑客（Bio-Hackers）开发出了“夜视眼药水”，主要成分也是Ce6。当团队的一位成员被滴下这种眼药，他的整个眼球都染成了黑色，不过随着药物被吸收，眼球又在几秒内恢复了原来的颜色。

滴过眼药后变黑的眼球（图片来源：Gabriel Licina）

滴药后的一小时内，这位研究者便能在黑暗中看清10米外一只手的形状，而没滴药的对照者们做不到。另外，当滴了药的研究者和四位没滴药的同伴分散走在树林里，相距50米时，他能100%准确地认出其他人，而那四位对照者，识别他人的准确率只有大约1/3。

第二天，他的视力恢复了原样，20天后也没有发现明显的副作用。

即便如此，这项实验依然有一定的危险性。如果说Ce6能让眼睛对光线更加敏感，更多的光线进入眼球也可能造成细胞损伤。因此，在研究者被滴药之后，伙伴们立刻用黑色隐形眼镜遮住了他的眼睛，直到测试开始才拿掉。

所以，千万不要自己尝试。