Ablakok a világra II. – A világ kiszínezése

Az eddigiekben arról volt szó, hogy az állatvilágban milyen sokszínűek a szemek – azaz milyen sokféleképpen, különböző utakon és módokon alakult ki a látás. Azonban, ha körülnézünk, azt látjuk, hogy a világ is döbbenetesen sokszínű. Legalábbis nekünk. Vannak állatok, amelyeknek kevésbé, és vannak, amelyeknek viszont még sokkal színesebb. Egy kutyának az emberi szemmel látott kép minden képzeletet felülmúló színkavalkád lenne, míg egy héja csalódottan és értetlenül szemlélné, hogy fakulhatott ki ennyire a világ.
Az emberi szem ideghártyáján (a retinán) különböző sejttípusok találhatók. A két fő típust – alakjuk miatt – pálcikáknak és csapoknak nevezték el. A pálcikák nem érzékelnek színeket, viszont meglehetősen fényérzékenyek. Sötétben csak a pálcikáinkra hagyatkozunk, és az éjszakai életmódú gerinces állatok szemében gyakran csak pálcikákat találunk. A színlátásért a csapok felelősek.

Emlős retina felépítése: a fény irányát a hullámos nyilak jelölik, a bal oldali szélső rétegben több pálcika- és egy csapsejt látható

A színlátás abból ered, hogy a fény látható tartományában bizonyos fajta csapsejtek bizonyos hullámhossz-tartományra, azaz „színre” különösen érzékenyek. Minél több fajta, eltérő hullámhosszokra érzékeny csapsejt van egy állat retináján, annál több „színt”, árnyalatot képes felismerni és megkülönböztetni. Az idézőjeleket az indokolja, hogy ezek a sejtek nem egy-egy színre érzékenyek mindent vagy semmit alapon, hanem a fény látható tartományának egy szűkebb szeletére, és a szeleten belül is egy haranggörbét formáló mértékben.
Az emberi szemben három különböző hullámhossz-tartományra érzékeny csapsejt-típus van, ezért a színlátásunk trikromatikus („háromszínű”, a színárnyalatokat három színből „kikeverő”). Három csapsejt-típusunkat érzékenységük alapján kék, zöld és piros típusoknak nevezték el, bár érzékenységi görbéjük csúcspontja nem feltétlenül felel meg ennek. A kék típus érzékenységi maximuma a látható fény ibolya tartományába esik, a zöldé valóban a zöldbe, a pirosé viszont a sárga-narancssárga határára. Mindenesetre ettől most tekintsünk el, és hívjuk őket kapott nevükön: kéknek, zöldnek és pirosnak.

A kék (S), zöld (M) és vörös (L) csapsejtek érzékenységi görbéje

Hogy működik az agyban a kép kiszínezése? Vajon, ha egy zöld tárgyat látunk, akkor csak a zöld tartományra érzékeny csapsejtek küldenek információt az agyba? Határozottan nem. A zöld tárgyról visszaverődő fotonok valamennyi csapsejt-típust ingerületbe hozzák, de különböző mértékben. Az agy a három sejttípusból érkező jelek erősségét adott fényintenzitás mellett összehasonlítva alakítja ki a látott színárnyalatot.
Nyilvánvaló, hogy minél többféle csapsejt-populáció jeleit hasonlíthatja össze az agy, annál többféle színárnyalat felismerésére és megkülönböztetésére képes. A mi trikromatikus színlátásunkkal 1-2,5 millió színárnyalatot tudunk megkülönböztetni. Ez az emlősök között kiemelkedő, de a tetrakromatikus (négy különböző típusú csapsejttel rendelkező) állatok, mint például a teknősök, sok más hüllő és a madarak, akár 100 millió árnyalatot is el tudnak különíteni. Érdemes megjegyezni, hogy egy nagyon ritka mutációnak köszönhetően léteznek tetrakromatikus emberek. Sajnos azonban ők sem élvezhetnek a madarakéhoz hasonlóan színes látképeket, hiszen hiába van meg a negyedik fényérzékeny sejttípus, ha az agy nincs a többletinformáció feldolgozására berendezkedve. Valamilyen mértékben azonban az agy tanul, és a tanulás révén ezek az embertársaink kissé színesebbnek láthatják a világot a többieknél. Aki már olvasta Linnének, a rendszertan atyjának úti jegyzeteit, bizonyára elcsodálkozott rajta, milyen elképesztő színesen, szinte ragyogó „trópusi paradicsomként” írt a – valljuk be, nem éppen tündöklő – svéd tájról és virágairól. Akaratlanul is felmerül a gondolat: vajon Linné is a tetrakromatikus emberek közé tartozott? Ki tudja? Mindenesetre oly sokat megmagyarázna ez a virágok iránti élethossznyi lelkesedéséből és kiemelkedő fajfelismerő-képességéből.
A gerincesek között általában az emlősök színlátása a leggyengébb. A többi gerinces csoport színlátása trikromatikus vagy tetrakromatikus, a madaraké és a teknősöké pedig még ennél is fejlettebb (a retinán elhelyezett „színerősítő” olajcseppeknek köszönhetően). Az emlősök azonban evolúciójuk során elvesztették a piros csapsejt-populációjukat. Néhányan közülük, köztük mi is, azonban később „visszaszerezték”. Hogyan történhetett ez? Az emlősök távoli őseinek, a dinoszauruszok felemelkedése előtt élt emlősszerű hüllőknek még remek volt a színlátása. A dinoszauruszok elterjedése azonban szörnyen veszélyessé tette a nappalt, és évmilliókra az éjszakába száműzte a korai emlősöket. Nem csoda hát, hogy a színlátás szükségtelenné vált, és elveszett.
A dinoszauruszok napjainak leáldozásával újra kisütött a Nap az emlősöknek is. A nappali életmódra visszatért emlőscsoportok látása azonban a legjobb esetekben is dikromatikus (két színből „keverő”) maradt. Kivéve két emlőscsoportban, ahol egymástól függetlenül és kissé eltérő módon „visszaszerezték” a harmadik látópigmentet – ezek az óvilági keskenyorrú majmok (köztük mi) és az újvilági szélesorrú majmok egy része. A harmadik kivétel az ausztráliai erszényes emlősök (de csak az ausztráliaiak, a dél-amerikai erszényesek nem), amelyek – bár nem tudjuk, hogy csinálták – el sem vesztették a hüllő ősöktől örökölt trikromatikus látást.
Hogyan lehet egy elveszett látópigmentet visszaszerezni? Nyilvánvalóan az előállításáért felelős génekre van szükség. Gének viszont nem kerülhetnek a semmiből a genomba. Általában meglévő gének megkettőződésével jelennek meg – ez egy sajátos, de ritka másolási hiba eredménye. Ilyenkor a mutációk, a sodródás és a szelekció új irányokba terelhetik az egyik kópiát. Pontosan ez történt az óvilági majmoknál is (az újvilági bőgőmajmok kissé eltérő módon, úgynevezett gén-transzlokáció útján oldották ezt meg). Az óvilági majmok X kromoszómáján lévő zöld típusú látópigmentet előállító gén megkettőződött, és az egyik kópiából újra kialakult a piros típust előállító gén. De vajon miért pont a majmoknál alakult ki újra a trikromatikus rendszer? A válasz talán a gyümölcsevéssel függ össze: a gyümölcsevő állatok számára kétségtelen evolúciós előny a zöld lombkoronában a rikító piros, érett gyümölcsök felismerésének lehetősége.
Az állatvilág legfejlettebb szemei madárkoponyákban ülnek. Hihetetlenül részletgazdag képalkotásuk, a számukra látható fény tartományának szélessége (beleesik az ultraibolya tartomány egy szelete is) és eleve tetrakromatikus, de színes olajcseppekkel még tovább erősített színlátásuk együttes figyelembe vételével elmondhatjuk, hogy a látás bajnokai a Földön. Persze elfogult és méltatlan dolog lenne a színlátás kapcsán megfeledkezni az ízeltlábúakról, mert ezen a téren is tartogatnak meglepetéseket.

Jamaicai ölyv szeme: a ragadozó madarak a látás bajnokai az állatvilágban

Bár az összetett szemekkel alkotott kép nem kifejezetten részletgazdag, de színezés terén nem marad el a gerincesektől. Az ízeltlábúak között is gyakori a trikromatikus rendszer, például a virágokat beporzó méhek és darázs rokonaik is három színből keverik ki a világukat kifestő színeket. A vörös tartományban azonban nem látnak (a mi pirosunk nekik már „infravörös”), esetükben a harmadik érzékenységi csúcs az ultraibolya tartományba esik (amit pedig már mi nem látunk). Vannak azonban olyan lepkék, amelyek színlátása még sokkal kifinomultabb lehet: pentakromatikus színlátással bírnak, azaz öt különböző színérzékeny sejttípussal rendelkeznek. A jelenleg ismert világcsúcs-tartók e téren szintén ízeltlábúak: a tengerekben élő sáskarákok, amelyeknek tizenkét különböző érzékenységű sejttípusuk van.
Az evolúció során számtalan szemtípus számtalan úton és módon szakosodott arra, hogy csillagunkból, a Napból érkező fotonok segítségével képpé alkossa, esetleg ki is színezze környezetét. Az egyik leginkább megkapó következmény és gondolat e téren, hogy elképzelni sem tudjuk, milyennek látják más fajok a világot maguk körül. Milyen lehet egy virágos rét madárszemmel vagy rovarszemmel? Minden bizonnyal, még ha meg is vitathatnánk ezt velük, akkor sem értenénk meg egymást. A „valósnak” gondolt világ nem más, mint egy sajátos nézőpont, a szemünk által felfogott és az agyunk által fontosnak tartott részletek eredője a külvilágról. Senki, semmi, egyetlen faj sem látja a világot „önnön valójában” – csupán annyit belőle, amennyi a saját ablakain át látható.


Szerző: Vas Zoltán

Címkék: