Краткая история всех, кто когда-либо жил

Эволюция происходит на уровне генома. В каждом поколении наша ДНК изменяется. В большинстве своем это простые, часто тривиальные изменения. Но некоторые из них чрезвычайно интересные. В норме люди обладают трихроматическим зрением – различают оттенки трех основных цветов. Человеческий глаз содержит специализированные клетки, фоторецепторы, задача которых сводится к поглощению фотонов света. Существуют два класса фоторецепторных клеток – палочки и колбочки: палочки реагируют на движение и изображение при слабом уровне освещенности и находятся на периферии сетчатки – вот почему краем глаза мы видим движущиеся предметы, но видим нечетко. Колбочки располагаются по центру, и поэтому самое яркое цветовое изображение мы получаем от предмета, находящегося прямо перед нашими глазами. Помашите каким-нибудь предметом сбоку от себя, при этом глядя прямо перед собой, и вы увидите, что предмет движется, но не поймете, какого он цвета. Колбочки бывают трех типов, и каждый настроен на специфическую длину волны, что как раз и определяет, какие цвета мы различаем. В целом колбочки воспринимают свет с малой, средней и большой длиной волны, что практически соответствует голубой, зеленой и красной части спектра, хотя эти области перекрываются, а свойства колбочек у разных людей несколько различаются. Различия между тремя видами колбочек определяются единственным белком – опсином. Фотоны света проникают через прозрачную роговицу и безъядерные клетки хрусталика, через гелеобразную и стекловидную среду, потом через три слоя клеток, нервы и кровеносные сосуды и достигают глазного дна, где на кончиках колбочек располагаются опсины[109]. Молекулы опсина захватывают фотоны, изменяют форму и передают электрический сигнал. Этот сигнал выходит из противоположной части фоторецепторной клетки, проходит через несколько слоев нервных клеток, отростки которых объединяются, образуя зрительный нерв, и попадает в зрительную кору головного мозга. В результате мы видим изображения предметов.

Многие млекопитающие имеют только два типа опсинов и поэтому различают цвета менее отчетливо, чем мы. Но большинство высших приматов, включая обезьян Старого Света, происходящих из Африки и Азии, имеют три опсина. Кошки имеют гораздо больше палочек и поэтому гораздо лучше видят в темноте, но плохо различают цвета. Некоторые представители семейства ротоногих ракообразных имеют не менее 16 опсинов, тонко настроенных на восприятие красного, синего и зеленого цветов, а также поляризованного света, ультрафиолета и множества других, невидимых для нас световых волн.

Мутации, приведшие к возникновению трех опсинов у человека (и множества у раков), заключались не в замене единичного нуклеотида, а в удвоении больших фрагментов ДНК и их последующих изменениях. Воспринимаемый глазом цвет зависит от длины волны световых лучей. Ген коротковолнового опсина находится на хромосоме 7, а гены средневолнового и длинноволнового опсинов – на X-хромосоме. Вот почему у мужчин чаще встречается цветовая слепота, чем у женщин: у женщин дефект опсина на одной X-хромосоме может быть восполнен за счет нормального опсина с другой X-хромосомы. У мужчин такого страховочного варианта нет. В какой-то момент в ходе эволюции приматов произошло удвоение гена опсина, находившегося на X-хромосоме. Позднее одна из копий подверглась мутации, но без потери функции, и в результате приматы приобрели способность воспринимать другие цвета. Все это произошло десятки миллионов лет назад, задолго до появления человека, но нечто похожее, возможно, происходит с нами и сейчас – точнее, с некоторыми представителями половины человечества. По-видимому, на свете есть женщины с тетрахроматическим зрением. В результате очередного случайного удвоения гена они приобрели третий ген опсина на X-хромосоме. По оценкам, каждая восьмая женщина имеет этот дополнительный вариант гена, но мы не знаем, обеспечивает ли он тетрахроматическое зрение. Женщины, которые, возможно, обладают такой способностью, должны видеть разные цвета там, где остальные едва различают оттенки. Это новая область исследований, и данное состояние, судя по всему, встречается редко. Для выявления красно-зеленой слепоты используют тест Ишихары: человеку предлагают обнаружить вписанные в круг цифры, отличающиеся от фона лишь по оттенку. Тест на тетрахроматическое зрение основан на способности распознавать оттенки зеленого там, где обычные люди видят лишь оливковый цвет.

Существует множество разнообразных гипотез о происхождении трихроматического зрения. Многие исходят из предположения, что способность обнаруживать спелые красные фрукты на фоне зеленой листвы была большим преимуществом для живших на деревьях наших предков обезьян.