阳光与我们的身体

眼睛如何看见光

天快亮了，房间里还没有开灯。窗户先亮起来，窗边的桌子也能看见了，可是桌面上的小花纹还看不清。天色越来越亮，照进屋里的光越来越多，木纹、书上的字，还有布料的颜色，才一点点清楚起来。

桌子自己不会发光。日光照到桌面上，一部分又从桌面反射出来，进入眼睛，我们才看得见它。桌面不同地方反射的光，有强有弱，包含的各种波长也不一样。眼睛把这些明暗和颜色的信息传给大脑，我们便能认出桌子的形状，看清木纹和颜色。

这些光进入眼睛，先穿过最前面透明的角膜，再经过瞳孔。瞳孔就是眼睛中央那个看起来黑黑的小孔，围着它的那圈有颜色的组织叫虹膜。房间变亮时，虹膜里的肌肉会让瞳孔缩小，少放一些光进去。走到暗处，瞳孔通常又会变大，让更多光进入眼睛。

看窗边的书时，书页反射的光穿过角膜和瞳孔，接着经过透明的晶状体。眼球后部有一层能感受光的组织，叫视网膜。角膜和晶状体一起把光聚到那里，光聚得合适，我们才容易看清书上的字。把书拿近一些，眼睛也要跟着调整：晶状体周围的肌肉会使它改变形状，帮助光重新聚到视网膜上，书上的字也就能继续看清。

不过，光到了视网膜，大脑还没有收到消息。视网膜里的感光细胞要先把光变成神经信号。这些细胞里有一些能吸收光的分子，分子吸了光，自身发生变化，又接连带动细胞里的其他反应。细胞会向旁边释放化学物质，靠这些物质把消息传给邻近的细胞。受光照后，释放的量变了，传过去的消息也跟着变了。

消息在视网膜里传递时，许多细胞会一起处理收到的信息，最后由一类神经细胞发出短促的电信号。它们伸出的细长纤维聚在一起，组成视神经，把信号送进大脑。大脑再分辨哪里亮、哪里暗，物体的边界在哪里、是什么颜色、有没有移动。这样，我们才认出了眼前的窗户、桌子和书。

天还没亮透时，为什么看得见桌子的轮廓，却看不清桌面的花纹和颜色？视网膜里有两类感光细胞，分工不一样。视杆细胞对弱光很敏感，能帮助我们发现暗处的东西。许多视杆细胞把信号合在一起往下传，微弱的光也就更容易被察觉。不过，信号合在一起后，大脑不容易分清光究竟落在视网膜上的哪个细小位置，眼前的细节也就模糊了。另一类叫视锥细胞，需要比较充足的光，才能更好地帮助我们看清细节、分辨颜色。光线不太亮、也不太暗时，两类细胞常常一起起作用。

从明亮的窗边走进暗一些的房间，眼前可能一下子看不清了。等一会儿，家具的轮廓又慢慢显出来，这就叫暗适应。除了瞳孔变大，视网膜里的细胞也在调整。刚才的强光使一部分感光分子发生了变化，它们要经过一些化学反应，才能恢复感光能力。刚才的光有多强、照了多久，都会影响恢复的快慢，所以眼睛适应暗处所花的时间，每次也可能不同。

等光线充足了，颜色也清楚起来。多数人的眼睛里有三类视锥细胞，有的对短波长的光更敏感，有的对中等波长更敏感，还有的对长波长更敏感。但每一类能感受的光都不只一种，三类能感受的波长范围还有重叠。同一束光照进来，常常会让几类细胞都有反应，只是强弱不同。眼睛和大脑一起比较这些反应，我们就有了颜色的感觉。

日光照到窗边那块布上，有些波长被反射得多，有些被反射得少。换一盏灯，照到布上的光变了，反射进眼睛的光也可能改变，布料看起来就可能变了颜色。不过，大脑还会参考周围的明暗和颜色，所以换了光照，我们看到的布料颜色往往仍和原来差不多。

光怎样调准生物钟

晨光照进来，我们慢慢看清了屋里的东西，身体也从眼睛接收到了白天到来的消息。人常常白天清醒、晚上犯困，体温和一些物质的分泌也会随着一天的过去而起伏。这些大约每天重复一次的变化，叫昼夜节律。身体里有自己的生物钟，外面的天亮天黑又会帮助它对准时间。

身体的细胞就有这样的节奏。许多细胞会制造一些与计时有关的蛋白质。这些蛋白质越来越多，会反过来让细胞少制造一些；等它们逐渐分解、数量变少，细胞又会多制造一些。这样一轮接着一轮，细胞便有了自己的昼夜节奏。

外面的光怎样调准这个节奏？眼睛里除了视杆细胞和视锥细胞，还有一些能自己感光的神经细胞。它们也在视网膜上，里面有能吸收光的蛋白质。光照到这些细胞，细胞发出的神经信号便会改变。

研究人员曾在大鼠的视网膜里找到这类细胞。他们先阻断其他细胞传来的信号，再用光照它们，看看它们还有没有反应。结果，即使没有别的感光细胞传消息，这类神经细胞仍然能感受到光。

这类细胞把信号送到大脑底部，那里有一小群神经细胞，帮助身体各处的生物钟对上时间。这群细胞也按自己的节奏运转。眼睛送来的光信号，会改变其中一些计时蛋白质的制造，让这群细胞的昼夜节奏提前或推迟。随后，它们通过神经和激素把消息传给身体其他地方，让各个器官也跟着调整。激素是细胞分泌的物质，能把消息传给其他细胞，调节它们的活动。

平常白天活动、晚上睡觉的人，早晨接触光照，通常会在往后的日子里早一点入睡、早一点醒来；晚间接触光照，入睡和醒来的时间则通常会往后推。不过，这还要看身体当时的生物钟走到了哪一步。

习惯早睡的人和习惯晚睡的人，即使同时站到阳光下，身体也未必走到同一个作息时段。坐飞机跨过几个时区，这种差别就更明显了：当地已经天亮，身体却可能还按原来的时间走，正处在习惯睡觉的时段。这时，早晨的光对生物钟的作用，就可能和平常不同。

到了傍晚，窗外渐渐暗下来，屋里的灯却还可以亮着。身体里面，有个叫松果体的小器官，会分泌褪黑素。到了身体平常准备夜间休息的时段，褪黑素通常会分泌得更多，向身体传递夜间到来的消息。什么时候开始分泌、分泌多少，由脑内那群协调生物钟的细胞调节。如果夜间灯光或屏幕的光进入眼睛，传到脑里的信号可能让褪黑素暂时少分泌一些，也可能把生物钟调早或调晚，改变以后每天开始分泌的时间。

视网膜里这些帮助调准生物钟的感光神经细胞，对蓝光比较敏感。视杆细胞和视锥细胞也会把收到的光照信息传给它们，一起帮助身体分辨周围的明暗。光是早上还是晚上照进来，有多亮，照了多久，里面含有哪些波长，都会影响褪黑素的分泌和生物钟的调整。

不过，到了晚上，能不能睡着，还得看白天醒了多久。醒着的时间越长，身体通常越需要睡觉，这叫睡眠压力；睡过一觉，这种需求就会减小。生物钟也在起作用，让我们在一天里有时更清醒，有时更容易入睡。所以，关了灯以后，如果白天已经补过觉，或者心里还紧张着，也可能一时睡不着。

刚到另一个时区时，缺觉会让人困，生物钟却还没跟上当地的时间，困和睡不着可能交替出现。随着当地的天亮天黑一次次通过眼睛传入脑里，身体才会逐步调过来。

日照与维生素D

阳光照在手背上，皮肤里也可能开始制造维生素D。它能帮助身体吸收钙，让骨骼得到保持坚硬所需的矿物质。

皮肤里本来就有制造维生素D的原料。这些原料吸收一种叫UVB的紫外线后，先变成一种中间物质，再借着皮肤本身的温度继续变化，形成维生素D。

皮肤做出了维生素D，身体还要接着加工。维生素D先进入血液，被送到肝脏，经过一次转化；再随血液到达肾脏，进行下一次转化。这一步主要在肾脏里完成，得到的活性维生素D，才可以调节身体对钙的吸收。

活性维生素D帮助小肠把食物里的钙吸收到血液中。骨骼无论是在长大，还是在平时不断更新，都需要钙和磷形成的矿物质，才能保持坚硬。如果长期严重缺少维生素D，小肠吸收钙就会受到影响，骨骼也可能因此难以正常变硬。儿童可能患佝偻病，成人可能患骨软化症。

可不是每次把手伸到阳光下，皮肤都能做出一样多的维生素D。太阳在天空中较低时，阳光要穿过更长一段大气，更多UVB在途中被吸收或散射，到达地面的就少了。因此，早晚和正午、不同季节、不同纬度，皮肤能得到的UVB都可能很不一样。云层和空气里的污染物，也会改变照到地面的UVB有多少。在一些纬度较高的地方，冬天即使晴朗，照到皮肤上的UVB也可能很少。

同样在户外，衣服盖住的手臂和露在外面的手背，接到的UVB也不同；露出的皮肤越多，能吸收UVB、制造维生素D的面积也越大。皮肤里的黑色素还会吸收一部分紫外线，所以其他条件相近时，肤色较深的人要做出同样多的维生素D，通常得照得更久。年龄大了，皮肤里的原料往往也会减少，制造维生素D的能力便会下降。

如果隔着一扇关好的普通玻璃窗，手背照样亮着，皮肤却很难靠这束阳光制造维生素D。普通玻璃挡住了绝大部分UVB，让屋里变亮的可见光却能穿进来。至于紫外线能通过多少，不同玻璃也有差别。

好在维生素D也可以吃进去。三文鱼、沙丁鱼这类富含脂肪的鱼，含有维生素D，蛋黄也能提供一些。有些牛奶和其他食品还会额外添加维生素D，看看包装上的标签，就能知道有没有添加、加了多少。补充剂也能提供维生素D，只是需不需要、补多少，要看自己的情况。食物和常规补充剂里的维生素D，也要经过前面说的转化，才能在身体里发挥作用。

紫外线怎样伤害皮肤和眼睛

凉爽的日子里，风吹过裸露的手臂，会让人觉得很舒服。风把热量带走了，阳光里的紫外线却仍然可能很强。皮肤眼下不觉得难受，过了几个小时，却可能发红、疼痛。晒伤常常要等晒过以后，才慢慢显出来。

照到皮肤上的紫外线，主要有UVA和UVB两类。UVA的波长长一些，UVB短一些。太阳还会发出波长更短的UVC，不过太阳的UVC被大气挡住了。到达地面的紫外线大部分是UVA，还有一部分UVB。皮肤最外面的一层叫表皮，下面是真皮，UVB大多被表皮吸收，UVA却能进入更深的真皮。

皮肤细胞里有DNA，保存着遗传信息，细胞生长和分裂都要用到它。UVB被DNA吸收后，可能使DNA相邻的某些部位多出不该有的连接，细胞后来复制DNA时，就可能出错。紫外线也可能先被细胞里的其他分子吸收，产生一些容易伤害周围分子的物质，再伤到DNA和其他分子。UVA既会这样间接伤害DNA，也可能使DNA本身出现不该有的连接。

细胞能修复一部分DNA损伤，比如把受损的一小段切掉，再补上正确的部分。伤得太重的细胞，也可能停止分裂，或者死亡。不过，细胞开始复制DNA时，有些损伤可能还没修好。如果复制时因此出了错，错误又被保留下来，就可能形成突变。细胞再分裂时，这种突变还可能传给新产生的细胞。有些突变会破坏细胞控制自身分裂的能力，让细胞分裂越来越不受约束，增加癌变的风险。从晒过太阳到发生癌变，中间还要经过多步变化，受损细胞并非都会变成癌细胞。

这些损伤也会让皮肤发炎。皮肤里的小血管扩张，手臂就红了，受伤的地方还可能肿起来、疼起来，严重时起水疱。晒伤主要是UVB造成的，但皮肤还没有晒红，DNA就可能已经受伤。日子久了，照射还会损坏真皮里帮助皮肤保持韧性和弹性的组织，皱纹越来越多，皮肤也可能变松。不论是长年累月地照，还是偶尔猛烈暴晒，都可能增加皮肤癌风险。

眼睛也需要防护。角膜和晶状体吸收了大部分进入眼睛的紫外线，使眼球后部少受一些照射，自己却可能受伤。紫外线很强时，角膜可能发炎，让人眼睛疼、流泪、怕光。晶状体原本是透明的，如果慢慢变得混浊，光就不容易通过，这就是白内障。长期接触紫外线，会增加某些类型白内障的风险。

盯着太阳看，还有另一种危险：眼睛会把强烈的阳光聚到视网膜上，可能伤害感光组织，留下持久的视力问题。平常戴的防紫外线太阳镜，能减少进入眼睛的紫外线，却挡不住直视太阳时足以伤害视网膜的强光。镜片再黑，也不能戴着它直接看太阳。

出门前，天气预报里的紫外线指数可以帮我们判断要怎样防护。数值越高，皮肤在同样长的时间里就越容易晒伤。预报常报的是一天中最高的数值，自己实际受到多少照射，还要看在户外待了多久、有没有遮挡。世界卫生组织建议，紫外线指数达到3或以上，就采取防护；达到8或以上，尽量避开正午前后的户外活动。

需要出门时，可以挑紫外线弱一些的时候，走有遮阴的路。用衣服遮住手臂，用宽檐帽多遮一些脸和脖子，都能减少直接照射。不过，天空散射和周围反射来的紫外线，仍可能照进树荫，所以在树荫下也要按当时的情况做好防护。挑太阳镜要看清紫外线防护标识。衣服遮不到的皮肤，可以涂同时防护UVA和UVB的广谱防晒用品。涂多少、什么时候补涂，要照产品说明做。出汗、游泳后，皮肤上的防晒用品可能减少，防护效果也会变差。衣服、帽子、遮阴和防晒用品配合着用，不要因为涂了防晒，就在烈日下待得更久。

晒太阳要晒多久

说到这里，很容易想问：每天到底晒多久才合适？出门时看一眼钟，回家再看一眼，时间很好记。可钟表只记下过了多久，记不下这段时间里有多少紫外线照在皮肤上。

同样在户外待一刻钟，清晨和正午的紫外线就可能强弱相差很大，照到皮肤上的总量也会不同。哪怕两个人受到的照射差不多，皮肤能做出多少维生素D、会受多大损伤，也可能不一样。所以，很难用一个固定的分钟数，告诉所有人该晒多久。

还要看出门是为了什么。想让身体跟上白天和黑夜，眼睛接收日间的可见光，就能帮助调准生物钟，用不着为此特意露出更多皮肤。担心维生素D不够，则要看看平时吃什么、皮肤能制造多少，以及自己的身体情况。

至于日晒能不能预防某些病，还得把几件事分开来看。研究人员会记录一群人平时在户外活动多久，再跟踪他们后来有没有患病。假如常出门的人患病较少，原因可能和日光有关，也可能和运动有关。常出门和很少出门的人，吃什么、吸不吸烟、原来身体好不好，也可能不同。身体好的人本来就更容易出门，生了病又可能减少外出。

研究人员比较患病情况时，会尽量把这些差别考虑进去。不过，人的生活很难样样记清，有些差别也可能没有发现。要更清楚地看一种办法有没有用，还可以像抽签那样，把参加研究的人随机分成两组，一组采用这个办法，另一组用来比较。随机分组后，两组人的其他习惯和身体情况更可能相近，也就更容易看出这个办法本身的效果。

美国一项叫VITAL的研究，就是这样观察补充维生素D有没有用。两万五千多名中老年人参加了研究，一组每天吃维生素D，另一组吃看起来一样、却不含维生素D的安慰剂。参加者和研究人员都不知道谁拿到了哪一种，这样就能少一些因为知道分组而改变行为、影响判断的情况。研究人员跟踪了约五年，记录两组人的患病情况。

结果，补充维生素D的那一组，患癌症以及发生心肌梗死、卒中等严重心血管问题的风险，都没有明显降低。两组患病人数虽然不同，这点差别却也可能是偶然出现的，还不足以确认补充维生素D有这些预防效果。

这项研究给参加者吃的是补充剂，没有让他们增加日晒。对确实缺少维生素D的人，补足维生素D仍然能帮助骨骼保持健康。

白天出门散步，走在树荫下，眼睛也能接收到周围的日光，帮助身体调准生物钟。接触自然光不一定要让皮肤直接晒着太阳，该穿衣遮挡、该防晒时，照常做好防护。

如果担心维生素D不足，也不必一味增加日晒。鱼类、蛋黄和添加了维生素D的食品都能提供一些，是否还需要补充，要看自己的饮食和身体情况。