你的“喵主子”或“汪星人”看到的世界到底是什么样子的呢？

在二十世纪初，研究者们认为猫咪和狗狗的世界里只有灰色，直到二十世纪六十年代，科学家们开始对这件事抱有怀疑态度，猫咪和狗狗真的是全色盲（仅有明暗之分，而无颜色差别）吗？

要回答这个问题，我们先来了解一下为什么它们可以感受到光。

人和很多动物可以感受到光的存在，是因为具有可以捕捉光的光感受器（photoreceptor）。视网膜中的光感受器细胞，主要包括视锥细胞（cones）和视杆细胞（rods）。

视锥细胞

视锥细胞是感受强光和颜色的细胞，在较亮的光线下才能工作，主要负责白天的视力。视锥细胞对于强光和颜色，具有高度的分辨能力，可以看清更多的细节。

视杆细胞

视杆细胞是感受弱光刺激的细胞，对光线的强弱反应非常敏感，负责光线较暗时的视觉，但是视杆细胞不参与颜色的区分，分辨率也较低。

人或动物对色彩的分辨能力，主要取决于视锥细胞的种类和数量。人类有三种视锥细胞，分别具有分辨红、绿、蓝三种颜色的能力，也因此可以看到由这三原色拼合成的色彩斑斓。

人类和狗狗看到的色彩对比 图片来自知乎

有研究者认为由于进化的原因，大多数陆生哺乳动物的视锥细胞其实只有两种，从眼睛可辨颜色本质上讲，很多动物，包括你的宠物可能会是部分色盲（红色盲、绿色盲、蓝黄色盲等）。

例如，猫咪只能分辨三原色中的蓝、绿色调，不能识别红色。狗狗可以辨别蓝色和黄色等为数不多的几个色调。科学家们还通过条纹实验研究过狗狗的视力，结果当时检测出视力最好的是一只在德国的贵宾犬，但是它也只有0.25的视力，是一般人正常视力的1/4-1/6。

虽然猫咪和狗狗看到的色彩没有我们看见的这么绚丽，也没有那么清晰，但是它们都是暗夜的精灵。

夜视的秘密

有研究表明，狗狗在夜晚可以在人类可视暗度1/5左右的亮度下看见东西，就是说它的夜视能力几乎是人类的五倍。

为什么它们的夜视能力会比人类好呢？

对于猫咪和狗狗来说，比起颜色和焦点，它们更需要的是一双能敏捷捕获移动物体，以及在黑暗中也能敏发现猎物的眼睛。

猫咪和狗狗的视网膜并不比人类的大，但是瞳孔却比人类的大很多。瞳孔是挡在视网膜前接收光的“入口”，所以瞳孔张得越大，接收的光就越多。在昏暗的地方，猫咪的瞳孔会张得很大，几乎充满整个眼球，而人类的瞳孔，不管是在多么昏暗的环境下，都不可能扩张到如此之大。

猫咪的晶状体和角膜位置相对地离视网膜更近一些，用以使光线精准聚焦，来增加两者的曲度。这种结构的另一优点在于猫咪的眼球比人的短而圆，使它们的视觉也比人眼更为宽阔。

人类、猫咪和狗狗视场范围对比 图片来自百度

猫咪和狗狗的视网膜上都有很多视杆细胞，其中猫咪的视杆细胞是视锥细胞的25倍，而人类只有4倍左右，这些视杆细胞可以对弱光做出反应，主要负责夜晚时的视觉能力。但是必须是有少量的光才行，在完全黑暗的环境里，它们的眼睛什么都看不见。

它们的眼球中存在一种叫做照膜（tapetum）的结构，位于脉络膜后壁，由于这一区域的视网膜没有色素，而具有很强的反光能力，就好像镜子一样可以反射光线，让光感受体有二次捕捉光的能力，因此帮助它们高效地利用很少的光，提高了它们在弱光下的视力。

照膜反光的特性也使得它们的眼睛在夜晚看上去会发光一样，其实，那是它们的眼睛将接收到的一些光线反射回来，并不是眼睛会发光，而是照膜反射的功劳。

浅谈进化

除了猫咪和狗狗，其他生物对色彩的辨别能力也是不同的。很多生存在海底的生物只有一种视锥细胞，比如鲨鱼；大多数鸟类是四种，美丽的蝴蝶有五种；但你一定想不到，皮皮虾竟然有着16种之多的视锥细胞！（皮皮虾我们走，去你那16彩斑斓的世界。）

人类和皮皮虾的色彩辨别能力对比 图片来自知乎

其实光是以电磁波的形式进行传播的，人类可见光的波长范围大概在400~760nm，也有一些人可以感知380~780nm之间的光波。但是其他的一些生物可以感知到紫外线、红外线甚至更大范围的电磁波。

可见光的波长范围 图片来自百度

为什么不同的生物对电磁波的感知能力不一样，或者说是对色彩的辨别能力不同呢？

这还要从比远古时代更早开始的进化说起。在长期进化的结果下，为了适应陆地和日间的生活，陆生生物大多拥有四种视锥细胞，而且所能分辨的电磁波范围不仅仅是现在人类的“可见光”范围。例如，鸟类就以四种视觉为主，它们的“可见光”范围包括了紫外线部分。

人类和鸟类的色彩辨别能力对比 图片来自知乎

而现如今的大多数非四种视觉的生物，多是因为在进化过程中曾长期处于光线不充足的环境，或者因为其他某些生存的需要而导致了视锥细胞数量的变化。

例如，人类和绝大多数哺乳类动物的祖先，在恐龙称霸的时代，曾长期被迫在夜晚觅食，久而久之，由于遗传、基因突变、自然选择等种种进化上的原因而只剩下了两种视锥细胞，也就是前面提到的让猫咪和狗狗对蓝色和黄色有分辨能力的细胞。

后来人类逐渐变成在日间工作和生活，感应黄色的视锥细胞发展成了两种感应频段接近而又不同的视锥细胞，根据光谱也可以看到，人类视锥细胞对电磁波的分辨能力在可分辨波段内并不像鸟类那样均匀分布。

人类和鸟类的色彩辨别能力对比 图片来自于知乎

而对于一些没脱离海洋或者又重新回到海底的生物，绝大多数只有单一色觉，也就是只具有对蓝色光的分辨能力。还存在其他的一些生物，可以感知红外线的颜色，比如蛇、食人鱼等，是通过对红外光的感知来识别食物。

人类和蛇的色彩辨别能力对比 图片来自于百度

说到进化就要提到海洋，物种的起源来自于海洋，也因此几乎所有的生物都能感受到蓝光。毕竟我们所有视锥细胞的蛋白，都是共同祖先最初在大海颜色的映照下演变而来的，只是后来根据各自不同的需要，对新的突变基因进行了优胜劣汰的选择。

据说人类的视觉进化成三种视锥细胞已经几十万年了，不知道未来的某一天，我们人类的后代会不会进化出第四种甚至更多种类的视锥细胞呢？进化往往漫长~

参考文献：

1.猫咪公众号：我的喵星人-橘子-猫的眼睛能识别什么颜色

2.猫眼和狗眼都是夜视的吗：梅子不能吃

3.你应该知道的科学-纪录片-bilibili

4.有没有动物可以看见红外线，紫外线等不可见光-知乎回答

5.人类和多数动物为什么选择进化能看见可见光波段-知乎回答

封面图片来自guokr.com

*本文作者系中国科学技术大学物理学在读硕士

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