Мы не задумываемся о многих вещах, данных нам Природой, и это естественно. Раз она создала нас такими, значит, это естественно. Однако разница в восприятии существами земными в действительности бывает столь большой, что, задумавшись и изучив ее, только диву даешься. Один из способов распознания окружающего – восприятие цвета – оказывается, не у всех одинаков.
Цвет детской неожиданности
Не знаю, действительно ли новорожденные видят мир перевернутым – была такая байка – но то, что едва родившийся человечек не распознает все цвета – это факт. Можно сказать больше – люди в принципе, в любом возрасте, не распознают все цвета, но об этом позже. Итак, некоторые цвета появляются «в рационе» малыша в возрасте от двух месяцев до полугода. Сначала ребенок начинает видеть красный цвет, затем желтый и оранжевый. Еще позже – синий и зеленый. Все дело в длине волны, которую испускают предметы разных цветов. У красного цвета длина волны самая большая, у синего – самая маленькая. Полноценным цветовое восприятие ребенка становится годам к четырем-пяти, но и на этом не останавливается в своем развитии. Именно поэтому детские игрушки и предметы быта окрашивают в ясные четкие цвета.
Что об этом думали древние
Древние египтяне искренне полагали, что цвет не является неотъемлимой характеристикой предмета как такового. Им вообще было близко эгоцентрическое восприятие мира. Они считали – человеческий глаз испускает разноцветные не видимые для другого человека лучи, которые и окрашивают предметы, на которые в данный момент смотрит исследователь.
Древнегреческий исследователь и философ Эмпедокл, живший в 5-м веке до н.э., предлагал такую гипотезу: все предметы, включая и глаза, испускают некую субстанцию, поле. Испускаемые субстанции встречаются где-то на середине расстояния, и от их столкновения появляется цвет. Согласитесь, чем-то напоминает современную волновую теорию. Какой цвет получится, зависит от качеств субстанции испускаемой глазом и предметом. Современник Эмпедокла Демокрит полагал что ощущение цвета – сугубо индивидуальная вещь, и рождается она в глубине нашего сознания. А истинный цвет зависит от конфигурации расположения мельчайших частиц, из которых состоит предмет.
Просто анатомия и физиология
Сетчатка образована огромным количеством светочувствительных клеток. Строение этих клеток и их работа во многом объясняют механизм зрительного восприятия света, в том числе механизм цветового зрения.
Каждая клетка или небольшая их группа соединены с отдельными нервными волокнами и могут рассматриваться как окончания этих волокон в глазу. Другой конец каждого нервного волокна находится в соответствующих «зрительных» участках головного мозга. При выходе из глаза все волокна собираются в единый пучок — зрительный нерв.
Светочувствительные клетки сетчатки делятся на две группы, из-за своей характерной формы эти клетки получили название палочек и колбочек.
Палочки и колбочки плотно примыкают друг к другу удлиненными сторонами. Размеры их очень малы: длина палочек 0,06мм, диаметр 0,002мм, длина и диаметр колбочек — 0,035мм и 0,006мм, соответственно. Число палочек в сетчатке 125–130 миллионов; колбочек 6–7 миллионов. И хоть все люди воспринимают цвета схожим образом, но количество колбочек может разниться в 40 раз! Плотность размещения палочек и колбочек на различных участках сетчатки составляет от 20 до 200 тысяч на квадратный миллиметр. При этом колбочки преобладают в центральной части сетчатки, палочки — на периферии. В центре сетчатки находится так называемое желтое пятно овальной формы (длина 2мм, ширина 0,8мм). В этом месте находятся почти одни колбочки. «Желтое пятно» является участком сетчатки, обеспечивающим наиболее отчетливое резкое зрение.
Палочки и колбочки различаются между собой содержащимися в них светочувствительными веществами. Вещество палочек — родопсин (зрительный пурпур). Максимальное светопоглощение родопсина соответствует длине волны примерно 500нм (зеленый свет). Значит палочки имеют максимальную чувствительность к излучению с длиной волны 500нм. Предполагают, что светочувствительное вещество колбочек (йодопсин) состоит из смеси трех веществ — опсинов, каждое из которых имеет максимальное поглощение, а следовательно, и максимальную светочувствительность в коротко–, средне– и длинноволновой зонах спектра. Стало быть, одни колбочки можно считать «красными», другие «зелеными», и третьи «синими» из-за их специализации. Такое цветовосприятие как у человека называется трихроматическим. Но есть на Земле существа с более совершенныой системой – тетрахроматической.
Под действием света молекулы светочувствительных веществ диссоциируют (распадаются) на положительно и отрицательно заряженные ионы. Это вызывает импульс тока в нервном волокне, который распространяется по направлению к мозгу со скоростью до 100 метров в секунду.
Реакции светового распада родопсина и йодопсина обратимы, т.е. через некоторое время после того, как под действием света они были разложены на ионы, происходит их восстановление в своей первоначальной чувствительной к свету форме. Таким образом, в глазу устанавливается непрерывный цикл разрушения и последующего восстановления светочувствительных веществ. Это обеспечивает нормальную работу глаза в течение продолжительного времени.
Эволюция цветовосприятия
Как уже говорилось, не все животные имеют одинаковую способность видеть и различать цвета. Еще до выхода позвоночных на сушу они были способны делать это лучше нас с вами благодаря четырем видам опсина, имевшимся у них. Птицы и некоторые другие позвоночные, чьи ветви развития отделились от нас еще до формирования класса млекопитающих, по-прежнему имеют тетрахроматическое зрение, в отличие от нас с нашим трихроматическим. А большинство млекопитающих обладают дихроматическим зрением. В чем же дело? Куда делся четвертый опсин у человека и некоторых обезьян и куда исчезли целых два у остальных животных, выкармливающих детенышей молоком?
Вероятнее всего, потеря двух опсинов была связана с переходом на ночной образ жизни. В конце триасового — начале юрского периода возникла жесткая конкуренция между двумя группами позвоночных животных. В пермском периоде предки млекопитающих синапсиды стояли во главе большинства пищевых цепочек. Но в триасе появились более эволюционно развитые архозавры – предки рептилий и птиц. Они превосходили синапсидов и массой и приспособленностью. В результате конкуренции синапсиды были вынуждены ретироваться и свести свое активное пребывание к темному времени суток. Синапсиды измельчали и перестали встречаться с архозаврами не только во времени, но и в открытом бою из-за разных весовых категорий. Большинство синапсидов с расцветом конкурентов вымерли, осталась лишь небольшая группа, которая и дала ветвь для развития млекопитающих. Весь юрский и меловой периоды наши предки были размером с крысу и не претендовали на звание венца творения. Для мелкого ночного животного цветное зрение без пользы, и поэтому гены, контролирующие образование двух опсинов исчезли. Спустя миллионы лет динозавры (архозавры включительно) вымерли. Почему – ученые так и не пришли к единому мнению. Факт — не без помощи млекопитающих, поедавших по ночам яйца рептилий. И млекопитающие в результате эволюционных перестроек вернулись к дневному образу жизни. Но пара опсинов была утрачена, так и живут большинство зверей с дихроматическим зрением. Однако для приматов качественное зрение стало актуальным, как и всеядный подход к пище. Различать красный и зеленый цвета нужно хотя бы для того, чтобы отличать спелые плоды от незрелых. У общего предка узконосых обезьян и людей один из двух опсиновых генов удвоился и постепенно специализировался, настроившись на другой диапазон волн. Так люди получили трихроматическое цветовосприятие. У некоторых широконосых обезьян Южной Америки так же образовался третий опсин, но его специализация не прошла окончательно и это всего лишь вариант одного из прежних опсиновых генов. Он находится в Х-хромосоме, поэтому в этих популяциях трихроматическим зрением могут обладать некоторые самки. Подобную же природу имеет человеческое заболевание дальтонизм. Абсолютное большинство больных – мужчины. Разной степенью дальтонизма страдают 2—8 % мужчин, и только 0,4 % женщин.
Болезнь Джона Дальтона
Впрочем, дальтонизм может быть и приобретенным из-за поражения сетчатки или зрительного нерва – это редко. Гораздо чаще он имеет наследственную природу. Передача дальтонизма по наследству связана с X-хромосомой и практически всегда передается от матери-носителя гена к сыну, в результате чего в двадцать раз чаще проявляется у мужчин, имеющих набор половых хромосом XY. У мужчин дефект в единственной X-хромосоме не компенсируется, так как «запасной» X-хромосомы нет. Некоторые виды дальтонизма следует считать не «наследственным заболеванием», а скорее — особенностью зрения. Согласно исследованиям британских ученых, люди, которым трудно различать красные и зеленые цвета, могут различать множество других оттенков. В частности, оттенков цвета хаки, которые кажутся одинаковыми людям с нормальным зрением. Возможно, в прошлом такая особенность давала ее носителям эволюционные преимущества, например, помогала находить пищу в сухой траве и листьях.
|
Клинически различают полную и частичную цветовую слепоту.
|
 |
С целью диагностики различных видов дальтонизма разработана масса визуальных тестов, их можно найти и в Интернете. Лечение дальтонизма возможно с помощью методов генной инженерии, хотя применяется редко, ведь считается, что с дальтонизмом можно жить, это не влияет на качество жизни. В клетки сетчатки внедряют недостающие гены с использованием в качестве транспортера вирусов. А в 2009 г. в журнале Nature появилась публикация об успешном испытании этой технологии на обезьянах, обладающих по природе своей дихроматическим зрением. Также существуют методы корректировки цветовосприятия с помощью специальных линз.
Автор статьи Евгения Арбатская