眼睛颜色由什么决定?

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眼睛颜色的冷知识,你知道吗?


  人类眼睛的颜色其实是指虹膜(可通过改变瞳孔的大小来调节进入眼内的光线的组织)的颜色。人眼颜色大概可分为6种:琥珀色、蓝色、棕色、灰色、绿色和红色(或紫色)。其中,棕色是最常见的眼睛颜色。第一个拥有蓝色眼睛的人出现在6000~1万年前。在此之前,人类的眼睛只有棕色这一种颜色。现在,全球55%~79%的人的眼睛都是棕色的。
  一只眼睛也可同时有多种颜色。同一个虹膜上不同区域的黑色素水平可能参差不齐,导致这些区域对光的吸收和反射能力都不同,因此呈现出不同的颜色。
灰色眼睛形成的原因是胶原蛋白增加,阻碍了光的穿透
一只眼睛可能同时有好几种颜色
“黑色”眼睛

  浅色眼睛对光更敏感。眼睛颜色较浅的人对光比较敏感(或畏光),这是因为浅色的虹膜含有较少的黑色素,所以不太能阻挡强烈的光线。因此,如果你在烈日下频繁揉眼睛或只能眯着眼看东西,原因可能就是虹膜颜色太浅。
  黑色的眼睛其实并不存在。一些人的虹膜中有大量黑色素,因此在一定的光照条件下他们的眼睛看上去是黑色的。但这不是真正的黑色,而是一种非常深的棕色。
虹膜(扫描电镜成像)
人体的黑色素水平越高,皮肤颜色就越深。然而,眼睛的颜色却无法只用“深”或“浅”来描述

为什么眼睛的颜色不止一种?


  决定人类眼睛究竟是什么颜色的物质叫黑色素。它是一种保护性色素,同时也决定着皮肤和毛发的颜色。黑色素吸收光的能力很强,这对虹膜来说尤为重要。穿过虹膜的大部分可见光會到达视网膜,并在那里被转换为电脉冲后被大脑“翻译”成为画面,而一小部分可见光被虹膜反射回去,没有抵达视网膜。这些被反射的可见光就是我们所看到的眼睛颜色。
褐色眼睛。这种褐色是棕色、绿色和琥珀色混合的效果
当虹膜中的黑色素很少时,就会使眼睛呈现为琥珀色

  虹膜对光的反射强度取决于其所含黑色素的种类和数量,而这是由人的基因决定的。人生来就有两种黑色素:一种是呈现出棕色的真黑素,另一种是呈现出琥珀色、绿色和褐色的棕黑色素(通常,“黑色素”指的就是“真黑素”)。
  西方人多为蓝眼,是因为他们虹膜中的真黑素相对较少。如果真黑素的含量较低,那么反射的光会被散射到虹膜前层,并变为波长较短的蓝色光,从而让眼睛看上去是蓝色的。这在一定程度上与天空呈蓝色的原因相同(瑞利散射)。
绿色的眼睛非常罕见,而浅褐色的眼睛经常被误认为是绿色眼睛

  有些人的眼睛呈绿色,这是光的散射和两种黑色素(真黑素和棕黑色素,含量都比蓝色眼睛稍高)共同产生的结果。褐色眼睛的人的虹膜中这两种黑色素的含量与蓝眼者差不多,只不过更多集中在虹膜前层。
  红色眼睛和紫色眼睛很少见,因为要形成这样的眼睛颜色,虹膜就必须几乎不含,或完全不含黑色素。其实,红色眼睛呈现出的红色完全是视网膜血管反射出的红光,紫色眼睛呈现紫色则是因为虹膜中含有少量黑色素,在散射产生蓝光的同时,又与血管反射的红光叠加,从而呈现出紫色。
白化病患者的眼睛可能是红色的,这是由于血管的颜色反射在未着色的虹膜上
红色眼睛
罕见的紫色眼睛

为什么有些人两眼不同色?


  有些人双眼的虹膜分别呈现不同颜色,这被称为虹膜异色症,俗称“鸳鸯眼”。虹膜异色症通常被分为3类:局部虹膜异色症,即虹膜上有部分颜色与整体不同;中央虹膜异色症,即虹膜中心的颜色和外圈不同;完全虹膜异色症,即一只眼睛的虹膜颜色和另一只眼睛完全不同。
  大部分先天性虹膜异色症都是由于基因突变,导致一只眼睛虹膜中的黑色素水平高于或低于正常水平。虹膜异色往往不影响健康,但有时候会出现视力下降或者听力障碍等不良症状。少数虹膜异色是霍纳综合征或瓦登伯革氏症候群等疾病的症状之一。此外,富克斯综合征、青光眼睫状体炎综合征和眼白化病等也可能导致虹膜异色。后天表现出的虹膜异色通常是眼部或头部创伤、黑素瘤或偶发青光眼的治疗后遗症所致。
虹膜异色症,即一个人的双眼呈两种不同的颜色
青光眼患者的眼睛

  先天性虹膜异色症算不上罕见,大约1000个人中就有6个人患有此症。其实,虹膜异色症在动物中更为常见,比如异瞳猫、异瞳狗和异瞳考拉,甚至有的猫头鹰也会患虹膜异色症。对异瞳猫来说,虹膜异色症类似于半白化病。因为虹膜黑色素缺失,异瞳猫的眼睛更容易受到紫外线伤害,因此异瞳猫的视力比健康的猫要差一点,而且前者还经常有耳聋的问题。
  理论上,任何品种的狗都可能表现出虹膜异色,但澳大利亚牧羊犬、爱斯基摩犬、西伯利亚雪橇犬和达尔马提亚犬等犬种尤甚。此外,跨犬种交配的狗更容易生出异瞳后代。
患虹膜异色症的动物——猫、狗、考拉和猫头鹰

眼睛颜色的遗传机制很复杂


  科学家过去认为,不同的眼睛颜色仅由两个基因决定——位于15号染色体上的OCA2基因和HERC2基因。OCA2基因曾被认为是决定眼睛颜色的唯一因素,它就像是一个开关控制着P蛋白(参与黑色素合成的重要物质)和运输黑色素的细胞器的生成。不同的OCA2等位基因会促进或抑制P蛋白在人体内的生产,从而改变虹膜中黑色素的总量。比如,某些幼儿在出生时眼睛为蓝色,但随着成长眼睛变为绿色或褐色,原因是OCA2基因表达出更多的P蛋白,且运输黑色素的细胞器逐渐成熟后把黑色素送到虹膜,导致虹膜中黑色素数量增加。HERC2基因则像是控制开关的手,是OCA2基因的“监管者”。不同的HERC2等位基因决定着OCA2基因是否被激活,从而间接影响黑色素的生成。
棕色眼睛的夫妇所生的宝宝的眼睛可能是蓝色

  后来,科学家发现还有多达16个基因通过和OCA2基因或HERC2基因配对来生成不同的虹膜颜色。另外,15号染色体上的其他部分也可能影响虹膜颜色。因此,仅根据父母的虹膜颜色很难准确预测其后代的虹膜颜色。例如,如果一对夫妇的虹膜颜色都是棕色,那么他们的孩子的虹膜可能为棕色,也可能为蓝色或其他颜色。
  2021年3月,科学家发布了一项研究结果:通过对共计19.5万名欧洲人和亚洲人进行基因分析,他们新发现了与眼睛颜色相关的50个基因。这是迄今为止最大规模的一项同类基因研究。他们还发现,虽然亚洲人的眼睛颜色与欧洲人的眼睛颜色有明显不同,但两者在基因层面有相似之处。虽然此次的研究对象僅限于亚洲人和欧洲人,但这些发现有助于科学家进一步了解基因如何影响人类的眼睛颜色,也有助于科学家进一步探索与色素水平相关的眼部疾病(如色素性青光眼和眼白化病等)。
白化病患儿

虹膜中的黑色素水平影响着光的反射和散射情况,从而决定了眼睛的颜色


  “黑色眼睛” 虹膜前層中有大量黑色素
  “棕色眼睛” 虹膜前层中有中等水平的黑色素
  “绿色眼睛” 虹膜前层中只有很少的黑色素,且虹膜基质层中的胶原蛋白造成了光的瑞利散射
  “灰色眼睛” 虹膜前层中的黑色素可忽略不计
  “蓝色眼睛” 虹膜前层中的黑色素可忽略不计,且虹膜基质层中的胶原蛋白造成了光的瑞利散射
  “红色眼睛” 虹膜前层中几乎不含黑色素,视网膜血管反射出红光
  “紫色眼睛” 虹膜前层中几乎不含黑色素,视网膜血管反射出红光,同时虹膜基质层中的胶原蛋白造成了光的瑞利散射

霍纳综合征


  霍纳综合征是指由于颈交感神经传出通路病变引起的眼睑下垂、瞳孔缩小及同侧面部无汗。当存在先天性病变时,虹膜由于没有色素沉着而呈蓝灰色。

瓦登伯革氏综合征


  瓦登伯革氏症候群是一种罕见的遗传性疾病,常见病症为不同程度的耳聋、两眼眼距较宽、鼻根较阔、头发中有一撮白发以及虹膜异色(表现为原本不是蓝色的两眼变为是蓝色或一蓝一正常)。
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