Читать книгу "Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия - Роб Десалл"

Обратите внимание, что в описанных схемах цветового зрения гены теряются в результате мутаций или даже полного их удаления, но может произойти и обратное. Бывает, что в геноме возникает добавочный ген опсина или даже два. У многих животных появились дополнительные гены опсина, чтобы повысить их способность цветовосприятия. И это не просто добавление опсинов вне диапазона восприятия человека (от 400 до 700 нм). Нельзя сказать, что насекомые и другие животные не обладают дополнительными механизмами обнаружения за пределами диапазона от 400 до 700 нм.

Как отмечалось ранее, простые мутации в генах опсина могут менять длину волны света, на которую опсин будет реагировать с максимальным энтузиазмом. Если в организме есть опсин, который лучше всего реагирует на свет с длиной волны 560 нм, то опсины будут максимально реагировать на свет этой длины волны и меньше – на другие длины волн. Организмы могут видеть цвет на длинах волн, отличных от оптимальной длины волны для своих опсинов. Но если добавляется опсин, специфичный для определенной длины волны, не охваченной нормальными опсинами, то цветовое зрение акцентируется на длине волны, оптимальной для этого добавленного опсина, что обогащает цветовосприятие организма.

Например, у бабочек и ракообразных из отряда ротоногих ситуация доведена до крайности. Зрение у некоторых бабочек три- и тетрахроматическое, но у них добавились дополнительные опсины для более точной настройки восприятия цвета. У белянок целых семь опсинов цветового зрения, причем некоторые из них являются просто дополнениями, работающими немного по-другому. Ротоногие ракообразные удивительным образом обладают двадцатью опсинами для цветоощущения. Кроме того, у них есть шесть опсинов, которые обнаруживают поляризованный свет, и два – для восприятия люминесценции. Наличие двадцати опсинов означает, что по крайней мере двенадцать волн разной длины являются специфическими для опсинов этих организмов, и это усиливает трихроматическое цветовое зрение ротоногих и делает его в большей степени предназначенным для узких участков спектра.

Подобные дополнения к человеческому геному привели бы к появлению людей с так называемым тетрахроматическим зрением. У них было бы четыре вида колбочек, и в большинстве случаев у мужчин нет шанса получить правильные L- и M-опсины, потому что у них одна X-хромосома. Уж скорее они станут обладателями меньшего числа генов опсина по сравнению с нормальным трихроматическим состоянием. А вот женщинам выпало даже два шанса, ведь у них есть две Xs, что увеличивает возможность стать тетрахроматом. У таких особей был бы дополнительный вид колбочек, и теоретически они могли бы видеть больше цветов, чем трихроматы, в распоряжении которых уже миллионы цветов.

Науке известно очень немного случаев тетрахроматии у людей, и, даже когда та подтверждена на уровне генома, трудно определить диапазон цветового зрения, которым могут обладать эти женщины. Объясняется это тем, что наличие четырех видов колбочек не означает, что мозг сможет интерпретировать те сигналы, которые эти колбочки обнаружили как разные цвета. Как ни странно, но, чтобы найти тетрахроматических женщин, обычно надо начинать с поиска мужчин с измененным цветовым зрением. Это должны быть аномальные трихроматы, получившие гены «сверху». Матери передали этим мужчинам, своим сыновьям, Х-хромосому с аномальным рекомбинантным опсином, благодаря которому появляется четвертый тип колбочек. Если у матери также есть нормальные гены L- и M-опсина на другой Х-хромосоме и два нормальных S-опсина на двух хромосомах 7 в геноме, то появляются четыре колбочки: L, M, S опсины и L/M опсин (рекомбинантный ген, который она передала своему сыну с аномальной трихроматией). Теоретически такая женщина могла бы воспринимать четыре диапазона световых волн разной длины.

Найти потенциальных тетрахроматов не так уж сложно. Как правило, это женщины, считающие, что у них экстраординарное цветовое зрение. Существует простой тест, позволяющий определить, обладают ли они геномной предрасположенностью к тетрахроматическому цветовому зрению (он основан на упорядочении локусов генов опсина на Х-хромосомах). А вот найти геномных тетрахроматов гораздо сложнее, хотя некоторые исследователи предполагают, что до 2 % женщин на планете являются ими. В интернете можно прочитать несколько убедительных историй о женщинах с тетрахроматическим зрением (как правило, из мира искусства), но эти случаи редки (см. вставку 9.2). А иногда, даже если и удается отыскать геномных тетрахроматов, оказывается, что их цветовое зрение не лучше, чем у трихроматов. В 2010 году Габи Джордан и ее коллеги исследовали относительно большую популяцию с использованием аномального трихроматического подхода и обнаружили двадцать четыре женщины, которые были геномными тетрахроматами. Однако после нескольких тестов цветового зрения было установлено, что только у одной из них было что-то похожее на тетрахроматическое зрение.

9.2 Цветовое зрение у обезьян

У самцов узконосых обезьян, или обезьян Старого Света, встречается особенно интересная схема. У них есть две половые хромосомы – одна X и одна Y. L/M-опсин находится на X, и поэтому у самцов этого вида обезьян есть только одна копия L/M-опсина, и они по счастливой случайности получают либо L-опсин, либо M-опсин. Состояние с наличием одного L- или М-опсина и S-опсина называется дихромазией. Так или иначе, самцы этого вида различают только два цвета, потому что у них есть только два вида колбочек в сетчатке. У самок при этом два опсина, и в некоторых случаях они получают третий смешанный L- и M-опсин, и это позволяет им иметь трехцветное зрение, или трихромность. Кроме того, у некоторых самок схема будет либо M/M, либо L/L, и они будут видеть только два цвета. Самцы неизбежно будут дихроматами, а самки – трихроматами и дихроматами. Таким образом, в любой популяции узконосых обезьян существует три представления о мире цветов: дихроматический мир M, дихроматический мир L и трихроматический мир.

Кимберли Джеймсон и ее коллеги протестировали четырех человек, пытаясь найти связь между художественными способностями и тетрахроматическим зрением. Они разработали эксперимент, в котором сравнение производилось между двумя состояниями для каждой из двух переменных: художник-тетрахромат, художник-трихромат, нехудожник-тетрахромат и нехудожник-трихромат. Затем они рассмотрели три основных вопроса, сопоставив результаты теста цветового зрения у всех четырех участников, по следующей схеме:

• Влияет ли геномный состав индивида на цветовое зрение? Этот тест просто сравнивал художника-тетрахромата и нехудожника-тетрохромата с художником-трихроматом и нехудожником-трихроматом. Если усиленное цветовое зрение было обнаружено при наличии четырех генов опсина против трех, то оно имеет геномный компонент.

• Влияет ли художественное образование на цветовое зрение? В этом тесте художник-трихромат и художник-тетрахромат сравнивались с нехудожником-трихроматом и нехудожником-тетрахроматом.

• Наконец, предполагают ли художественное образование и геномный состав усиленное цветовое зрение? Этот тест включал сравнение художника-тетрахромата и нехудожника-трихромата с художником-трихроматом и нехудожником-тетрахроматом.

Только второй тест не дал значимых результатов, указывая на то, что художественного образования недостаточно для улучшения цветового зрения. Два других теста показывают, что существует геномный компонент и что образование и геномный компонент работают синергетически. Очевидно, что количество участников ставит полученные выводы под сомнение, но в качестве первой попытки понять тетрахроматическое улучшение цветового зрения это исследование установило довольно высокую планку.