研究人員在實驗室環境中培養了人類視網膜，揭示了維生素A 的一種衍生物產生獨特細胞的過程，這種細胞使人類能夠感知大量的色彩光譜。狗、貓和其他哺乳動物都不具備這種視覺能力。

作者、生物學副教授羅伯特-約翰斯頓（Robert Johnston）說：「這些視網膜有機體讓我們第一次研究了這種非常具有人類特異性的特徵。這是一個是什麼讓我們成為人類，是什麼讓我們與眾不同的重要問題。”

發表在《PLOS Biology》上的這項研究成果加深了人們對色盲、老年性視力喪失以及其他與感光細胞有關的疾病的了解。它們也證明了基因如何指示人類視網膜製造特定的色覺細胞，而科學家認為這個過程是由甲狀腺激素控制的。

透過調整有機體的細胞特性，研究團隊發現，一種名為視黃酸的分子決定了視錐是專門感應紅光還是綠光。只有視力正常的人類和近親靈長類動物才會發育紅色感測器。

幾十年來，科學家一直認為紅色錐體是透過一種類似於拋硬幣機制形成的，在這種機制下，細胞雜亂無章地致力於感知綠色或紅色波長–約翰斯頓團隊最近的研究暗示，這一過程可能受甲狀腺激素水平的控制。而新的研究表明，紅色錐狀體的形成是透過視黃酸在眼內精心策劃的一連串特定事件實現的。

視網膜有機體的標記，藍色錐體為青色，綠色/紅色錐體為綠色。幫助眼睛在低光源或黑暗條件下看東西的視桿細胞用品紅色標示。資料來源：Sarah Hadyniak/約翰霍普金斯大學

研究團隊發現，在有機體早期發育過程中，視黃酸含量高，綠色視錐的比例高。同樣，低濃度的視黃酸會改變視網膜的遺傳指令，在發育後期產生紅色視錐。

約翰斯頓說：「這可能仍有一些隨機性，但我們的重大發現是，視黃酸是在發育早期產生的。這個時機對於學習和了解這些視錐細胞是如何產生的真的很重要。 “

綠視錐細胞和紅視錐細胞非常相似，除了一種稱為視蛋白的蛋白質，它能偵測光線並告訴大腦人們看到的顏色。不同的視蛋白決定了視錐細胞是成為綠色感測器還是紅色感測器，儘管每個感測器的基因有96%是相同的。研究小組採用突破性技術，發現了有機體中這些微妙的基因差異，並在200 天內追蹤了錐體比例的變化。

作者莎拉-哈迪尼亞克（Sarah Hadyniak）說：”因為我們可以控制有機體中綠色和紅色細胞的數量，所以我們可以推動細胞池變得更綠或更紅，這對弄清視黃酸如何作用於基因具有重要意義。”她是約翰斯頓實驗室的博士生，現在杜克大學工作。

研究人員也繪製了700 名成年人視網膜中這些細胞的不同比例。哈迪尼亞克說，看到人類的綠色和紅色視錐比例如何變化是這項新研究最令人驚訝的發現之一。

人類視網膜的切片。藍色虛線表示單一綠色視錐，粉紅色表示單一紅色視錐。圖片來源：Sarah Hadyniak/約翰霍普金斯大學

科學家們仍然不完全明白綠色和紅色錐狀細胞的比例為什麼會變化如此之大，而不會影響人的視力。約翰斯頓說，如果這些細胞決定了人類手臂的長度，那麼不同的比例將產生”驚人差異”的手臂長度。

黃斑部病變會導致視網膜中心附近的光感受細胞喪失，為了了解黃斑部病變等疾病，研究人員正在與約翰霍普金斯大學的其他實驗室合作。目的是加深他們對錐狀細胞和其他細胞如何與神經系統連結的理解。

“未來的希望是幫助人們解決這些視力問題，”約翰斯頓說。”要實現這一目標還需要一段時間，但只要知道我們能製造出這些不同類型的細胞，就非常非常有希望。”

編譯來源：ScitechDaily