Являются ли некоторые животные, такие как собаки и кошки, дальтониками, и откуда мы это знаем?

TL;DR : у нас есть хорошее физиологическое понимание того, как работают глаза, поэтому, исследуя глаза других видов, мы можем многое сказать о том, какие цвета они способны видеть.

Сначала немного о физике цвета

Свет состоит из фотонов, и каждый фотон имеет длину волны. Распределение длин волн, исходящих от солнечного света, выглядит следующим образом (длины волн по оси x):

Любой воспринимаемый «цвет» является своего рода суммой длин волн фотонов, попадающих в глаза животного.

Теперь немного о цветовосприятии

В глазах есть клетки, которые реагируют на попадание фотонов: они называются палочками и колбочками . Цветовое зрение в основном достигается с помощью колбочек, которые имеют максимальную чувствительность на одной конкретной длине волны и менее чувствительны на других длинах волн.

У нас (людей, не страдающих дальтонизмом) есть три различных типа колбочек, чувствительных к фотонам с длинами волн 560, 530 или 420 нм, что соответствует максимальной чувствительности трех различных типов светочувствительных опсинов , присутствующих в колбочках. Другие типы опсинов существуют в палочках (родопсин) и в наших циркадных ритмах (меланопсин), но три разных опсина в наших колбочках отвечают за наше цветовое зрение. Поскольку у нас есть три разных типа колбочек, нас называют «трихроматами колбочек». Чувствительность трех типов колбочек немного перекрывается, что выглядит следующим образом при построении графика по видимому спектру:

Когда колбочки-трихроматы воспринимают цвет, мы получаем информацию о том, насколько активен каждый из наших различных типов колбочек, и используем ее, чтобы сделать вывод, сколько фотонов каждой длины волны в свете, попадающем в наши глаза.

Конечно, колбочковые трихроматы не могут суммировать все разнообразие длин волн, попадающих в их глаза, используя только три различных показателя интенсивности — линия слишком сложна, чтобы суммировать ее по трем точкам. Также обратите внимание, что для человека не существует колбочек, чувствительных выше примерно 700 нм или ниже примерно 400 нм. Это означает, что мы просто не можем видеть различия в инфракрасной или ультрафиолетовой частях цветового спектра.

Как все это связано с дальтонизмом у животных?

Проверить пиковую чувствительность колбочки довольно просто: вы берете глаз только что умершего животного, подключаете электрод к колбочке, а затем подаете свет с разными длинами волн и измеряете, какая длина волны заставляет клетку работать. "огонь" больше всего . Если вы повторите это с большим количеством различных клеток, вы сможете с уверенностью определить, сколько различных типов колбочек у животного и к каким длинам волн эти колбочки наиболее чувствительны. Этот эксперимент (или похожие) был проведен для многих разных видов, поэтому у нас есть хорошие базовые знания о том, какие цвета способны видеть разные виды.

Многие виды, в том числе большинство млекопитающих, не являющихся приматами , имеют только два типа колбочек (т . е. колбочки дихроматы, в отличие от людей, не страдающих дальтонизмом , которые являются колбочками трихроматами ). Это не означает, что они не видят цвета, но ограничивает типы цветов, которые они могут видеть. Существует множество инструментов для имитации зрительных способностей колбочковых дихроматов, например , здесь или здесь .для браузеров без поддержки flash. Эти инструменты имитируют человеческое зрение с разным количеством типов колбочек. При сравнении разных видов важно помнить, что как количество типов колбочек, так и пиковая чувствительность каждого типа могут быть разными, поэтому инструменты не охватывают весь спектр возможных способностей восприятия цвета у разных видов.

Существуют также колбочки тетрахроматические (четыре типа колбочек) и пентахроматические (пять типов) виды. Рекорд принадлежит креветкам-богомолам, имеющим шестнадцать различных типов колбочек . Эти виды в принципе могут видеть большее разнообразие цветов, чем трихроматы колбочек.

Представляет ли дальтонизм эволюционную проблему?

Не обязательно. По сравнению с колбочковыми тетрахроматическими видами люди «дальтоники», и это, кажется, очень мало влияет на наше повседневное выживание. Точно так же большинство людей с дальтонизмом (т. е. с одним или несколькими типами колбочек, отключенных по сравнению с людьми, не страдающими дальтонизмом) прекрасно себя чувствуют — для выявления дальтонизма у людей необходим специальный тест. Если трихроматическое зрение не дает особых преимуществ для выживания, нет оснований полагать, что эволюция одобрит его.

Короткий ответ

• Дихроматы могут различать цвета;
• Цветовое зрение у животных можно проверить поведенчески;
• Трихроматическое зрение не является обязательным для большинства животных, но считается полезным для видов, питающихся фруктами ( плодоядных ).

Предыстория
Я хотел бы дополнить прекрасную физиологическую перспективу bshane ответом, более ориентированным на поведение.

Во- первых, совершенно неверно говорить, что дихроматы не видят цвета . «Цветовая слепота» — обманчивый термин, поскольку дихроматы не слепы к цветам, они «слепы» к некоторым. Например, наиболее распространенный тип дальтонизма, а именно красно-зеленый дальтонизм ( дейтеранопия ), вызван отсутствием зеленых колбочек. Из -за оппозиции красного и зеленого в цветовом зрении им трудно различать зеленый и красный цвета. Тем не менее, они прекрасно видят желтый и синий цвета. Следовательно, для распознавания цветов достаточно двух классов колбочек, но отсутствие зеленой колбочки просто приводит к снижению разрешения на длинных волнах.

Эволюционно добавленная колбочка у трихроматов представляет собой зеленую колбочку со средней длиной волны. Трихроматическое зрение развилось относительно поздно в эволюции обезьян Нового Света, и считается, что оно помогло им различать спелые (красные/желтые) и незрелые (зеленые) фрукты, поскольку их рацион состоит из важной части фруктов (осорио и Воробьев, 1996) . Примечательно, что трихроматизм является скорее исключением, чем правилом. Ночные животные часто являются монохроматами, так как зрение, опосредованное палочками , полезно в скотопических условиях. Ночные виды не только не страдают от недостатка цветового зрения, но даже выигрывают от этого, потому что все пространство их сетчатки занято светочувствительными палочками. Голодный к фотонам цветочувствительныйшишкам нужны фотопические условия. Дихроматы являются правилом, а трихроматическое зрение считается исключением.

Мы можем показать трихроматическое цветовое зрение у животных , используя поведенческие эксперименты. Животных можно научить выполнять задачи распознавания цвета, такие как бумага Манселла , которые проверяют способность субъекта распознавать красный, желто-красный, зелено-желтый, зеленый, сине-зеленый, синий, фиолетово-синий, фиолетовый и красно-фиолетовый. цвета. Когда субъект способен успешно распознавать эти цвета, можно с уверенностью сказать, что это трихроматы. Например, работы Манселла использовались для демонстрации того, что обезьяны-капуцины ( Cebus apella ) являются трехцветными (Gomes et al ., 2002) .

<sub>Ссылки
- Gomes et al ., Behav Brain Res (2002); 129 : 153–7
- Osorio & Vorobyev, Proc R Soc Lond B (1996); 263 : 593-9</sub>