黑夜给了我黑色的眼睛，你却让我用来分口红色号？ | 科技袁人plus第15期

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导读中国科学技术大学生命科学学院执行院长薛天老师，是如何看待作为著名“劝退专业”的本专业生命科学的？薛老师也非常就事论事，一方面，他仍旧同意“21世纪是生命科学世纪”的说法，但也认同如果作为短期工作生命科学是不容易出成绩、获得回报的，但是如果你想要的是一份“人生事业”，让自己有所成就，生命科学绝对是可以让你付出的努力有回报的领域。

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今天来到【科技袁人PLUS】节目的是中国科学技术大学生命科学学院执行院长薛天老师！

没错，如果有记性好的同学，就会觉得这个名字熟悉了。在我们之前的一期袁周虑节目中，阿帅阿玄就已经报道过薛老师团队的成就——“首次实现动物裸眼红外光感知”（当美国开始驱逐华裔科学家，中国更要做好自己的事 | 科技袁周虑）。那同学们也就能联想到薛老师主攻的生命科学领域了，所以在本期视频中，同学们可以看到关于生物视觉方面的真正“世界级”科普！

不但知识足够专业，薛老师本人还超级懂梗，还甩出了“男朋友分辨不出口红色号可能是基因问题”的金句，等等，所以说首先……

那么如此圈粉的薛老师，是如何看待作为著名“劝退专业”的本专业生命科学的？薛老师也非常就事论事，一方面，他仍旧同意“21世纪是生命科学世纪”的说法，但也认同如果作为短期工作生命科学是不容易出成绩、获得回报的，但是如果你想要的是一份“人生事业”，让自己有所成就，生命科学绝对是可以让你付出的努力有回报的领域。

视频链接：

哔哩哔哩：

https://www.bilibili.com/video/av64720202

部分评论：

kkkkkissme：

黑夜给了我黑色的眼睛，可我连色号都分不清楚

黑与乐：

如何分辨一个好老师~看视频里面的那个人~他手舞足蹈，疯狂抖腿。语速不受控制的加快~~对了这样的老师真的是好老师~他简直疯狂的想把他一生所学统统给你

物理鬼才：

生化环材欢迎情怀党，想赚快钱的就别来了。
中国现在每年的科技增量已经是世界第二了，但是底子太薄了。尤其钟爱做标题党、炒热点，真正的基础研究和国外老牌大国差的太多了，需要几代人来补课。这期间的大部分人，必然是要做炮灰的，这也没什么，每个国家都需要经历这个过程。而炮灰有时也是必要的，因为量变会引起质变，积累够了，自然会有改变世界的天才人物出现。
举个例子，为什么法国会出现伽罗瓦，德国会出现爱因斯坦这种天才？因为在此之前法国的数学（拉格朗日、勒让德、傅里叶、拉普拉斯）、德国的热力学（克劳休斯、玻尔兹曼、维恩）已经高度发达。如果拉格朗日没有写关于解方程的小册子，伽罗瓦没有看到，也不会想到去尝试解五次方程；而德国当时的科普书，让小时候的爱因斯坦开始思考光速相对于不同参考系的问题。这本科普书的作者名不见经传（可能就是通常意义上的“炮灰”），但谁又能说他对物理学的贡献不大呢？
中国现在的科学传播氛围尚不如19世纪的法国和德国，一般媒体从业者科学素质堪忧。尤其搞学术的，如果赚不到钱，仿佛会被社会归类为“失败者”，就这点（尊重人才、尊重知识）来说，我们绝不能沾沾自喜。另外面向大众的科普这方面，这几年也才刚刚起步（感谢袁老师、妈咪叔等认真做科普的老师），相信不久之后会启发出中国的伽罗瓦和爱因斯坦。没错，在下就是情怀党了。

访谈原文：

袁岚峰：有这样一个学科，一方面大家都会承认它非常的重要。因为它每天都会出现在我们的日常生活当中，治病救人就离不了它。另一方面，它又会荣登比如说知乎劝退榜的第一名，大家知道这是什么专业了吧。当然就是令很多人又爱又恨的生命科学专业，今天我们就非常荣幸地向大家介绍我的朋友，科大生命学院的执行院长——薛天教授。

薛天：这张很漂亮的照片，其实是一个很有趣的结构，我们称为视网膜的类器官。它是利用人的胚胎干细胞或多能干细胞在培养皿里逐步分化得到的人的视网膜，最外面这层红色的结构就是它的感光细胞层，上面的红色的蛋白是一些感光相关的蛋白。它的结构和它上面的蛋白质的表达和细胞的类型可以很好地模拟人胚胎视网膜，这样获取一个视网膜的器官是有很大的意义的。如果想研究人的视网膜或者说是我们想发展一些方式再生新的感光细胞，然后移植入失明的人的眼睛中，我们就需要利用这种模式

袁岚峰：薛老师，您好。非常欢迎您来到科技袁人plus节目。

薛天：谢谢。

袁岚峰：提到生物学专业，很多人首先想到就是它在很多网站都被列为劝退的第一大行业。您是怎么进入这个专业的？

薛天：纯粹的就是因为自己对生命科学的兴趣，能够解释很多的自然科学问题的同时可能会解答人类疾病的一些解决的办法。

袁岚峰：您当时上的是少年班学院对吧。

薛天：少年班学院里面分成少年班还有强化班，我自己是按照正常年龄18岁上大学。我的同班同学同寝室的有很多都是少年班的。

袁岚峰：大家都是混着住的。

薛天：15岁以下甚至更小的在一起，少年班它其实本身来讲它其实也是对一个你有智力的挑战，它其实从物理、 数学 、化学全部都是按照科大本来就已经很强的理科的专业下最强的课程来学习的。我很多的同学有这种感觉就是一旦提到少年班的时候，大家都会觉得“OK 这是因为他是天才或者是他在智力上（很突出）”，而其实大部分情况下忽略了个人的努力。我觉得其实大家能上大学基本上的智力水平已经达到了，最终还是靠着个人的努力来实现你自己想达到的目标的。

谈到生物劝退，我自己也会时不时地会用一下知乎，我自己做生命科学学院的这种行政工作，也能看到家长孩子有些时候对于生命科学或生物学的一些迷茫。我觉得这个可以分成两块来讲，显然生命科学它是一个需要很长时间积累的学科，它需要的从技术到应用转化或者是产业化，这个过程是比较漫长的。不像比尔·盖茨在硅谷的一个车库里，就可以set up（成立）一个公司。从本科毕业之后就马上进入到职场的话，显然生命科学从某种程度上可能不太像计算机信息这样。但是如果从另外一个角度来讲，大家都讲到说21世纪是生命科学的世纪。我也是小时候也是被这句话带到生命科学这个领域的，有一部分原因但不是全部的。

但是确实应该说，我们在21世纪的开篇的这不到20年的时间，已经能够看得到确实生命科学或生物医学的突飞猛进的爆破式的发展。我觉得这句话是绝对是正确的，21世纪是生命科学的世纪，而且是一个爆破的时期。所以我想如果是想大学毕业，就马上找工作养家糊口简简单单过一辈子的，那么我觉得生命科学可能不一定很适合他。但是如果你对这个领域有兴趣觉得想做一些自己感兴趣一生的一个career（事业），不是一个job（工作）而是一个事业的话，我觉得这个是绝对是在所有的领域里，在21世纪这是最有发展的。

袁岚峰：我听过我们的师兄汤超教授的报告，他是一个非常著名的统计物理学以及理论生物学家。他说现在的生物学的发展状态其实有点像当初的物理学和天文学在哥白尼和开普勒那个时代。现在有了大量的观测数据，但是缺乏一个系统的理论指导。您对这个有什么看法？

薛天：我是部分赞同的。生命科学应该还是比起其他的学科来讲，还是一个描述和绘制的一个过程，还没有真正地像物理一样能够抽提出来一个类似接近“大一统”理论、能够涵盖一个很大范围的、抽象的逻辑的理论的这个层次。有一些，不多。比如说像我们的生物学的进化论是一个，中心法则是一个，从DNA到RNA到蛋白质。这样的理论上其实并不多。这一点上我是同意汤超学长的说法。

从另外一个角度讲也不一定。生命科学是研究生物体的它内在的复杂度和它的内在的不确定性，有可能决定了即便我们把我们每一个分子和蛋白的理解全部理解完了，我们也未必有一个固定的理论出来。因为本来生命的出现就是一个可能是一个随机过程，一旦没有物理必然性的话也未必就一定有它的真正的能够贯穿一切的理论支撑。所以我想两头都是对的。

袁岚峰：您的研究领域叫做神经视觉，是吧。我想一般人可能听到这两个词，会问神经和视觉为什么会联系在一起，它们之间是一个什么样的关系。

薛天：我从大类上来讲我是做神经生物学的 Neuro Science，神经生物学前沿，就是研究我们的神经系统的活动。那么视觉是我们的神经生物学中的一个很重要的范畴，就是感受神经生物学，感受神经生物学是我们认识世界形成我们的其他的学习记忆更高级感知的一个最前端，没有它就不可能有（知觉）。何为生命？生命本身来讲它有几个重要的特征，比如说新陈代谢啊、繁殖啊，但是感受环境作出反应这是生命的最根本的特征。应激是一个很核心的标准，应激的话必须对外面有感受，感受神经生物学就是它实现这个功能的，生命最本质功能的一个基础。视觉其实占我们的信息输入中，当然这个数字有一些讨论，基本上占80%以上。

袁岚峰：人工智能当中有一个非常大的领域就是计算机视觉。

薛天：让你自动地不可避免地要放弃掉一种的话，没有任何人会选择视觉。闻不到味道尝不到东西都无所谓对不对，把眼睛挖掉了，那显然（不可接受）。因为它的信息流的输入，这是最重要的一个部分。那么我们的研究就是研究这个眼睛，或者说整个视觉系统，光的光子打到眼睛上怎么样变成我们理解的神经的信号的，然后通过视网膜投射到我们的中枢中，它又是如何影响一系列神经生理功能。

袁岚峰：您能不能举一下神经视觉在生活当中的例子？

薛天：如果稍微还有点高中的物理知识的话，光其实是波粒二象性的。想象一下光子它打到我们的眼睛上，之后能够形成我们现在看到这种纷繁色彩的世界，其实是一件很惊讶的事情。我们在视觉里面，光子进入到视网膜里，它被感光细胞吸收，上面有一些蛋白，特别是感光蛋白，它直接吸收光子，然后从一个基态变成了一个激发态，它就会激发下游一系列的分子生化的反应，然后造成我们神经的电信号，这是我们从光子变成电活动的一个过程。光子有些什么特征，就是它的频率对不对，就是它的我们所谓的光谱。我们看到的从蓝色、绿色、黄色、红色，我们只是看到电磁波中很窄的一个区间，短波长这边的是到紫外线，长波长这一侧从红外线，一直到微波甚至更长的，这其实我们都是看不到的。

袁岚峰：所以有一个很有意思的问题就是为什么会有红外和紫外这么两个词，为什么有个“外”，人只能看到这么一小段。

薛天：其实它们不是任何特殊，它也和其他的电磁波或者是光是没有区别。

袁岚峰：其他一些动物会能够看到我们看不到的那些波长。

薛天：是这样。比如说有一些动物它可以看到更短的波，接近紫外，有些动物可以看到红外。红外线的所谓的看到目前为止，大多数的动物还是如果有的话就几种。一些蛇类、还有一些蝙蝠。但是它是看到红外线或者近红外线，它是通过热感知实现的，是热成像的，并不是真正地把红外的光子变成电信号。

我们在视觉的可见光的光谱里，可以看到很多不同的色彩。我们的眼睛，它有感受这些光子的蛋白。我们视觉感知是通过我们的视锥细胞中的三类视锥细胞中的三种感光蛋白：蓝绿红实现的。我们认为这个是天然的世界就是有三个色，但实际情况是，对于绝大多数哺乳动物它其实是色盲的。

袁岚峰：原来人类的视觉算是比较好的。

薛天：色觉里在哺乳动物中算是好的，哺乳动物的色觉感知在整个动物界里是比较差的。我们其实比爬行类、鸟类的色觉感知要差很多。鸟类可以甚至有五种甚至七种不同的视锥细胞，就是不同色彩感，而爬行类有可能还有更多。这也是个很有趣的进化故事，哺乳动物在白垩纪的时候是被恐龙压抑到地下，我们只有在夜间的时候才能够出来去觅食，不需要色觉感知，它只需要视杆细胞对于弱光下的夜视就可以了。所以在白垩纪结束之后，For some reason（由于某些原因）恐龙灭掉了，哺乳动物第一次有机会在白天的时候走到地面上来，它的色觉感知才重新进化的。

哺乳动物的色觉进化的历程是远短于爬行类和鸟类的。鸟类的祖先也是恐龙，很多鸟类它的雄鸟有很绚丽的羽毛。我们看到很绚丽，其实雌鸟看到的比我更绚丽。因为它的色觉感觉更强烈，可以用来去来激发它的求偶啊一系列的行为。

从进化上来讲，人的哺乳动物的中间的灵长类它的三色视觉，其实也能够在现代能够看到它的遗存。比如说我们的猴子有很多种，大眼睛的、小小的、或者各种的。南美洲的猴一般称为新大陆猴，我们自己也算是旧大陆猴的一部分，猕猴什么都属于旧大陆猴。旧新只是大陆的名词，旧大陆猴显然进化上比新大陆猴更进步。在大陆这边分离之后，他们独自地去发展，但是新大陆猴确实发展得进化得相对比旧大陆猴要晚一些要慢一些。我们在新大陆猴里就可以看到色觉进化的遗存，我们有三色视觉：红绿蓝，蓝色那个视蛋白是在我们其中一个染色体上，是我们常规染色体上。红、绿是它是一个突变，几个突变之后形成的。红绿视蛋白编码它的基因是在我们的X染色体上的，X是我们性染色体。男性只有一个X还有一个Y，Y很小里面不带太多的基因，女性有两个X。在新大陆猴里就可以发现有一些猴子它正在进化出来第三种色觉。有的X染色体上带一个绿色的视蛋白的编码基因，有一个上面带一个红色的编码基因，但是它这两个基因的位点还是同一个位点，所以它同一个X上只能带一个基因。

你可以想象一下，在这类猴子里它的雄性永远都是双色视觉，因为它只有一个X。雌性有两个X，它如果一个带一个绿的一个带一个红的，再加上它一个常染色体，一小部分的雌性带有三色视觉。咱们有时候开玩笑的，人类的社会为什么从母系社会开始，三色视觉是提供了你巨大的生存的优势，你可以看到成熟的果实可以去采集，那么这部分的雌性猴子天然地就成为猴群的领袖。那么这个开玩笑了。

袁岚峰：看上去很有道理。

薛天：我们其实在疾病中也能看到这种遗存，X染色体上的他如果有一个基因，比如红色基因的坏掉了，那么雄性他就只有一个拷贝，他就马上就色盲或者色弱。女性的话就很少有这种情况，她必须两个同时坏掉。所以大家可以看到色盲和色弱的病人绝大多数都是男性，而且这种疾病也会从爷爷传给女儿再传给外孙，爷爷肯定会传给女儿，女儿50%的几率传给儿子。所以你如果是色盲色弱，那你的外孙有50%的几率，可能和你继承一样的色盲色弱。所以有些时候，男朋友分辨不清女朋友的口红色号，可能不是因为他不关心，而是因为他的基因问题。

袁岚峰：这其中最神奇的一个颜色叫做斩男色！

这个是不是也可以解释为什么绝大部分的色盲色弱都是红绿色盲？是不是因为它们共用同一个位点？

薛天：你这个说法很好，确实是。蓝色的话我们男性和女性全部都是有两个拷贝的。绝大多数情况下你不会出现两个都出现（损坏）。所以很少见到蓝色色盲。

袁岚峰：我有些朋友他就是红绿色弱，幸好他是搞理论物理的！

薛天：前面讲到的这种我们其实称为成像视觉。我看到图像、色彩、形状、动态，这都是成像视觉。我们实验室还有一大块的研究是围绕在一种叫非成像视觉，这个词听起来有点自相矛盾。它是能够感受到光线的变化，然后控制一系列的神经生理过程，那么这称为非成像视觉，以前我们大多数把它忽略掉了。我给你举几个例子，你可以体会到。比如说大家都知道我们的瞳孔，有强光的时候会收缩，但实际情况你并不能意识到你现在在不断地在放大在收缩，它其实就是下意识的。有些公共卫生学的调查，夜间如果接触到一些不正常光线的刺激，比如说像我们很多的宅男，会引起一系列的神经的问题，从抑郁症到焦虑等等。

袁岚峰：宅男又受到1万点暴击。

薛天：手机啊、平板啊，大家夜间睡觉前都会拿出来看一看，其实也会产生各种各样的神经生理的影响和问题。我们的人类的进化的上百万年的历程其实也就是围绕着日落而息日出而作的这种模式来的，那么但是工业化也就是百年的时间，工业化的在夜间中提供了我们这么多的光线的输入，也是很短的时间。

袁岚峰：这叫做光污染。

薛天：我们的进化是远远不能够抵抗它的，不能够说一定说你夜间就不活动了。但是可以用一些办法来去调整它，手机上有那种夜间模式，变成夜间模式的时候一个是变暗一点，你可以看到颜色变成暖光了。它是减少其中的蓝色光的部分，增加了红黄。把蓝光减少掉了之后就可以一定程度上减少这些不正常光线。

夜间光污染对于人的影响这也是很有限的。大部分家庭或者是社会上已经开始逐渐地普及LED灯。其实呢这里面有很多问题并没有真正解决，如果你去看一个白色LED灯的话，它的光谱是在蓝光上有一个很高的峰，然后再有一个长波长的峰，它其实这一个混合体形成了我们白色的感知觉。

袁岚峰：也就是说白色LED，它这个光谱跟太阳光的白光光谱其实相差很远。

薛天：很难模拟太阳光的波谱。太阳光在可见光范围内基本上是平的，但它有一点点波动。不论是我们的LED灯、我们的白炽灯、我们的荧光灯，它自己都有一个独特的自己的光谱，只不过是它到我们眼睛里对我们三个视锥细胞，三原色看起来加和在一起感觉是平均的。

袁岚峰：我们只有这三个点的分辨率。

薛天：我们使用LED灯也不过几十年的时间。其实并没有真正的系统的公共卫生学的调查。

袁岚峰：那么我们可以肯定就是说，白炽灯光是不如太阳光健康是吧。

薛天：没有说它不健康。我只是说我们对于非成像视觉的理解，和这种长时间的特定波长波段的光刺激，造成什么样的生理问题理解并不深入。至少现在的这种认为，我们有长时间在夜间接受这样的蓝光刺激是对我们的神经生理健康是不利的。因为有很多的叫公共卫生学的证据证明了，在夜间接受这种不正常光线，比如说像倒班工人等等的，他们会有出现一系列的这种神经生理问题。特别像抑郁症发病率就会比较高，大家可能也知道有一些，比如说在高纬度地区冬天的光照时间缩短，它产生的这种所谓叫季节性相关抑郁的情况就更突出，其实也是和光线有关系的。

为什么说太阳光更安全，或者更.....不能讲它更健康，是因为我们的进化就是伴随着太阳光来的，假如它真有问题的话，进化过程中已经把它给消除掉了。那么在新的东西出来之后就不好讲，鼓励的话应该是在夜间中尽量使用（暖光）。即便用LED灯你也要用暖光型的。有个例子可以提到，百分之八九十的人都应该是夜间睡觉之前，手机拿出来翻一翻然后再睡觉，甚至躺在那里看个半小时再睡觉。那是最不好的时间，那是你最不需要光刺激的时候，然后你又接受了大量的荧光屏的光刺激，所以那个时候即便一定要调到最低亮度，用夜间模式。我鼓励是大家最好不要做，对于你的睡眠是很不利的，因为它会移动你的睡眠时相，就是phase（相位）。

大多数年轻人现在在座的，如果说自己有睡眠问题，其实并不是说你不能睡觉。而且你的时相和你的工作是错开了，晚上睡不着，白天睡不醒。夜间光污染造成你的一些情绪问题之外，你这个光线下也会让你的时相向后移，这样的话你晚上看了半小时的手机才睡觉，就会在你早上起来的时候给你增加更大的负担。

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