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奇聞異事 帶你走近神奇的眼球

  眼球中的水晶體是生物學上的奇跡,它集密度、彈性、透明於一身,是人體上惟一透明的組織(角膜雖然也是透明的,但它只是一層膠狀結構,而非細胞掏成的組織)。只要它稍微不透明,我們的視覺世界就會變得像哈哈鏡一般,充滿變形而模糊的光影;如果它有些許顏色,便會吸光,使我們看不見某些顏色。

  透明並不容易達到,因為細胞中有被稱為“胞器”的內部構造,每個構造都有各自的折射率,當光線穿越折射率不同的區域時,便會發生散射而造成某種程度的不透明。再者,有些細胞還會吸收某些光波而產生顏色。例如:紅細胞中的血紅素,其獨特的紅色便是由血色素造成的;器官與肌肉由於有血液供應,基本上也是紅色。另外,不少細胞(尤其是頭發與皮膚細胞)都含有黑色素。

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  眼球中的水晶體既沒有黑色素也沒有血液供應,不過只是如此還不足以透明,就像軟骨,既沒有黑包素也無血液供應,同時也沒有顏色,但它頂多只是半透明。這是因為幾乎所有的組織、細胞或纖維都以不同的角度排列,造成折射率的不同,使得光線通過時發生散射。而水晶體則是由約1000層完全透明的活細胞組成,而且所有細胞都精確地同向排列。

  胎兒時期,由於細胞形成的水晶體細胞有胞器,但這些胞器在發育早期便啟動了自我摧毀程序,變成了中空但能續存的細胞,以讓可見光通過(成年時期,周期性形成的新細胞也會進行相同程序)。剩下的細胞質是極濃稠的“晶狀蛋白質”溶液。雖然水晶體常被形容為“像結晶一樣”,但這並非化學上的定義。水晶體其實是“生物性的晶體”,也就是說它的細胞有著非常規則的排列。這些細胞內都有晶狀蛋白質這種大分子,它們形成仲晶排列的復合體。這種結構使細胞質在光學上十分均質,折射率在細胞內與細胞間都不會改變。

  值得一提的是,水晶體細胞通過胞器控制自殺的過程是一種獨特的能力,但這種自我毀壞卻預示著嚴重的後果,即失去細胞核,合成新物質的遺傳程序也就消失,成熱的水晶體細胞便無法像其他細胞一樣再生或自我修復。修復損傷是生物系統最主要的優點。組成人類細胞的分子的半生期通常是幾分鐘到數天;構成我們身體的所有分子在大約6個月的時間內有90%完全更新。然而,水晶體細胞的工作卻必須終其人的一生。

  由於水晶體細胞缺乏修復機制,所以面對某些問題時便顯得十分脆弱。例如,嚴重脫水會造成晶狀蛋白質沉澱,使細胞碎成一堆,這便是白內障。經常暴露於高度活性分子(如氧自由基)或紫外線輻射,或因糖尿病而長年處於高血糖狀態,也會導致許多人罹患白內障,不得不求助於白內障手術。人年老後水晶體的白內障還容易變黃,這是因為吸收藍、綠光的蛋白質逐漸累積,這些光無法到達視網膜,使得水晶體呈現黃或褐色,人所看到的世界便改變了。法國印象派畫家莫奈晚期的作品滿是黃包、紅色與褐色,那些印象派傳世佳作並非出於他的刻意,而是由於白內障使他視線模糊、水晶體變黃而改變了顏色感知的緣故。據了解,在65歲以上的人群中,約半數的人有這種視線受阻的問題。目前惟一的治療方式是通過手術摘除水晶體,並置入人工移植物。盡管如此,很多病人還是會出現並發症,需要進行第二次手術。任何手術都是一種負擔,如果能了解水晶體細胞是如何變成透明並繼續維持,或許可以找到防止白內障的方法。

  從另外一個角度看,人類對於水晶體如何嚴密控制細胞自殺如能有更進一步的了解,除了能幫助自身維護視力,還可以為治療因細胞過度死亡或不當而導致的病症,其中包括帕金森氏症、阿茲海默症,以及慢性感染(如艾滋病等)提供一些參考。

  還有一個有趣的問題是,既然水晶體細胞沒有血液供應、結締組織、神經組織,也沒有胞器,那麼它們還能算是活的嗎?答案是:視“活著”的定義為何而異。許多生物雖然沒有血液供應,但是仍然在地球上繁衍著;人類的軟骨沒有血液,但任何一位生物學家都不會否認它是活的。如果“活著”是指一個細胞要有代謝,那麼水晶體細胞便是活的,盡管它只是以最低的限度活著。雖然它沒有制造能量的線粒體,但是某些養分與其他分子仍可通過滲透作用,通過一個個細胞從水晶體的最外層慢慢地往內傳送。

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