癌症治疗后,他们竟有了超常的夜视能力

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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……

癌症治疗后,他们竟有了超常的夜视能力

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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。
癌症治疗后,他们竟有了超常的夜视能力
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。
癌症治疗后,他们竟有了超常的夜视能力
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。
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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。
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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。
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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。
癌症治疗后,他们竟有了超常的夜视能力
癌症治疗后,他们竟有了超常的夜视能力
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。
如果有了超级夜视能力,你想看什么?
原论文:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.9b02911

参考文献

[1]https://news.cnrs.fr/articles/seeing-in-the-dark

[2]https://www.nature.com/articles/s41598-017-03247-1

[3]https://scienceforthemasses.org/2015/03/25/a-review-on-night-[4]enhancement-eyedrops-using-chlorin-e6/

[5]https://www.businessinsider.com/biohackers-created-eye-drops-that-enhance-night-vision-2015-3

[6]https://www.sciencealert.com/scientists-have-figured-out-how-to-inject-human-eyes-with-night-vision

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