视色素揭秘

视色素揭秘

美国科学家沃尔德和哈特兰，瑞典科学家格兰尼特因揭示视觉细胞感光功能而共同荣获1967年诺贝尔生理学或医学奖。

沃尔德发现，视觉细胞中的光敏物质是维生素A醛和视蛋白组成的感光色素，该色素在接受光量子后发生同分异构化，以后的过程在“暗”中进行。格兰尼特利用电生理学方法，测定发现视网膜3种视锥细胞的感光色素吸收光谱各异。哈特兰以马蹄蟹眼为模型，用改进的电生理技术发现了眼中的侧抑制，并证明这种侧抑制是通过简单的神经元联系实现的。

格兰尼特出生于芬兰赫尔辛基，1923年毕业于瑞典师范学院，1927年获赫尔辛基大学医学博士学位。随后，他赴英国牛津大学，师从现代神经生理学奠基人谢灵顿，研究中枢神经生理学，汲取了谢灵顿的中枢整合作用思想。1929年应聘到美国宾夕法尼亚大学，与著名生理学家布朗克共事，他应用心理物理学方法对闪光融合的规律进行探讨，他发现，在一定范围内，闪光融合频率与照射面积成正比。

20世纪30年代起，格兰尼特开始研究视网膜的电生理学。格兰尼特对视网膜电图成分进行科学分析。随后，他进一步发展并完善了视网膜电图技术，不仅为实验心理学，还为视觉生理学提供了反映视网膜活动的客观指标，并完善了视网膜电图技术，使该技术成为诊断某些视网膜病变的常用和有效的工具。格兰尼特这一重要发现，被公认为视觉研究领域的里程碑。格兰尼特还因率先将微电极技术用于感觉生理领域，被誉为微电极技术的先驱者之一。

哈特兰出生于美国宾夕法尼亚州布鲁姆斯堡，1923年获拉斐德学院理学学士学位。1927年获霍普金斯大学医学博士学位，并接受美国国家研究委员会的奖学金资助，继续留在霍普金斯大学研究数学和物理学。

1931年，哈特兰开始对鲎（hòu）眼的单根视神经纤维活动进行研究。1935年，他确定了鲎光感受器的光谱感受性。他还发现，视觉生理中的许多现象，在光感受器这一级可以找到相似的性质，其中不少与人的生理现象相对应。20世纪30年代中期，哈特兰对脊椎动物的视网膜，尤其是蛙眼的视神经进行研究。1949年，他开始系统性研究鲎复眼中的每个小眼是如何把光刺激转换成神经脉冲的这一生理机制。哈特兰在1958年终于建立起侧抑制方程组，第一次赋予视网膜中相互作用性的精确定量描述。通过实验，他从理论上阐明侧抑制作用的意义。进入60年代，他一直致力于对鲎视网膜中动态过程的研究，用电脑模拟加上线性系统理论分析，研究了整个动态过程以及侧抑制分布的空间传递函数。

沃尔德出生于美国纽约，1927年获得纽约大学科学学士学位，1932年获哥伦比亚大学哲学博士学位。1932年至1934年，沃尔德在德国柏林的达勒姆实验室、瑞士苏黎世大学和美国芝加哥大学等实验室奔波求学，并成功地在视网膜上确定维生素A的存在。1935年起，直至1977年退休，沃尔德一直站在哈佛大学的讲台上，孜孜不倦地教授生物学。

1932年起，沃尔德开始从事视色素的研究。视色素是包含在视网膜光感受细胞中，对光极为敏感的色素。他在柏林求学期间，首次鉴定了视网膜中的维生素A，并揭示了维生素A与视觉生理过程的直接联系，为现代视觉生理、生化领域的研究做好了铺垫。不久，他通过进一步实验，发现在视紫红素受光照而变色的过程中，会生成一种中间产物——视黄醛。几年后，英国科学家证实了沃尔德的发现，并指出视黄醛实际上是维生素A的醛类化合物。

经过沃尔德持续不断的探索，视色素结构逐渐清晰。沃尔德指出，视色素的基本结构，是由蛋白质部分（视蛋白）与载色基因（视黄醛）共同构成。视色素分子随着光线的作用，产生一种同分异构变化；这种变化正是一系列视觉反应过程的起点，最终导致了视觉作用。沃尔德在视觉生物化学、生理学、视觉进化论等方面作出了巨大贡献。