Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность - Эд Йонг

только одна колбочка: перефразируя специалиста по зрению Лео Пейхля, для синего кита океан не синий{213}. Колбочки есть только у позвоночных, но у других животных имеются свои фоторецепторы, реагирующие на волны определенной длины, а значит, играющие сходную роль. Как ни удивительно, у головоногих – осьминогов, кальмаров и каракатиц – имеется только один тип таких рецепторов, то есть они тоже монохроматы[74]{214}. Животные, способные быстро менять цвет, сами эту игру оттенков не видят.

Такое обилие монохроматов указывает на одно из самых контринтуитивных обстоятельств, касающихся цветоощущения: в нем нет необходимости. Почти всё, для чего животным требуется зрение – ориентация в пространстве, поиски корма, коммуникация, – вполне осуществимо в черно-белом варианте. Зачем же тогда вообще нужно различать цвета?

Физиолог Вадим Максимов предположил, что ответ нужно искать за 500 млн лет до нашего времени, в кембрийском периоде, когда появились предки современных групп животных{215}. Многие из этих доисторических созданий жили в мелких морях, среди солнечных бликов, играющих в толще воды. На наш современный взгляд, эта солнечная рябь очень красива, но древних монохроматов она должна была сильно сбивать с толку. Если освещенность того или иного участка воды меняется за какую-нибудь секунду в 100 раз, распознавать нужные объекты на его фоне становится гораздо труднее. Вот впереди вдруг потемнело – что это, тень надвигающегося врага или просто облако ненадолго перекрыло солнечные лучи? Монохроматический глаз, различающий только свет и темноту, останется в неведении. Глаз, способный на цветовосприятие, справится намного лучше – потому что соотношение интенсивностей световых волн разной длины сохраняется, даже когда общая освещенность растет или падает. Клубничина, которая выглядит красной при ярком свете, будет выглядеть красной и в тени, а ее зеленая плодоножка останется зеленой даже на красноватом закатном солнце. Цвет – а еще точнее, оппонентное цветовосприятие – обеспечивает постоянство. Способность сравнивать уровень сигналов от фоторецепторов, настроенных на разную длину волны, позволяет животному стабилизировать картину окружающего мира, в котором свет пляшет и мельтешит. Для этого достаточно хотя бы двух типов фоторецепторов. Это основа дихромазии, простейшей разновидности цветового зрения. Именно такая имеется у Ретины, других собак и большинства млекопитающих.

У собак две колбочки: одна содержит длинный, желто-зеленый опсин, вторая – короткий, сине-фиолетовый{216}. Они видят в основном оттенки синего, желтого и серого. Мой корги Тайпо, глядя на свою красно-фиолетовую игрушку, скорее всего, воспринимает красный как темный охристо-желтый, а фиолетовый – как насыщенный синий. А вот ярко-зеленое кольцо, которое он любит грызть, стимулирует обе колбочки одинаково; в силу оппонентности эти сигналы взаимно уничтожаются, поэтому Тайпо видит кольцо белым.

Лошади тоже дихроматы, и их колбочки чувствительны к волнам примерно той же длины, что и у собак. Это значит, что лошади очень плохо различают оранжевые метки, которые используются для обозначения препятствий на скачках{217}. Человеческий трихроматический глаз эти огненные сполохи, конечно, не пропустит, но для дихроматического лошадиного, как выяснили Сара Кэтрин Пол и Мартин Стивенс, они сливаются с фоном. Так что, если адаптировать ипподром к лошадиному зрению, метки нужно наносить кислотно-желтым, ярко-синим или белым.

Собственно, если бы мы решили сделать ипподромы инклюзивными в смысле человеческого зрения, нам, скорее всего, пришлось бы поступить так же. Большинство людей, страдающих «цветовой слепотой», тоже дихроматы, поскольку у них отсутствует одна из трех положенных колбочек. На самом деле цвета они видят, пусть и в урезанном диапазоне. У цветовой слепоты есть много разновидностей, но к собачьему и лошадиному варианту зрения ближе всего дейтеранопы, лишенные средней (зеленой) колбочки. Их мир окрашен в желтый, синий и серый, а красный и зеленый для них почти неразличимы. Страдающие цветовой слепотой могут путаться в сигналах светофора, цветовой маркировке проводов и образцах краски{218}. Им бывает трудно разобраться в обозначениях на упаковке или схеме, отличить игроков соперничающих команд, одетых в предположительно контрастную форму, и даже выполнить простое, казалось бы, учебное задание, например нарисовать радугу. В ряде стран им отказывают в праве пилотировать самолет, поступать на военную службу и даже водить машину. Цветовая слепота не должна бы ограничивать возможности человека, однако она это делает, поскольку вся человеческая культура ориентирована на трихроматов. Что же такого выдающегося в трихромазии, помимо того, что ею обладает большинство представителей нашего вида? Если основной массе млекопитающих хватает дихромазии, почему ее не хватает нам и другим приматам? Зачем нам различать цвета именно так?

Первые приматы почти наверняка имели дихроматическое зрение{219}. У них было два типа колбочек – короткая и длинная. Они видели мир синим и желтым, как собаки. Но в какой-то момент после 43, но до 29 млн лет назад случилось событие, навсегда изменившее умвельт одной конкретной ветви приматов: они получили дополнительную копию гена, кодирующего длинный опсин. Когда клетки делятся, а их ДНК копируется, такие удвоения нередки. Это ошибка, но ошибка удачная, поскольку она дает лишнюю копию гена, с которой эволюция может поиграть без ущерба для оригинала. Именно так и произошло с геном длинного опсина{220}. Одна из двух копий осталась прежней, поглощающей световые волны длиной 560 нм. Вторая же постепенно перестроилась на более короткую волну в 530 нм, превратившись в тот опсин, который мы сегодня называем средним (зеленым). Эти два гена идентичны на 98﹪, однако эти ничтожные 2﹪ разницы означают пропасть между восприятием мира только в синем и желтом и добавлением в палитру красного и зеленого[75]. Приматы, у которых к изначальным длинным и коротким опсинам добавились средние, обрели трихромазию и передали свое расширенное зрение потомкам – африканским, азиатским и европейским обезьянам. В эту группу входит и человек.

Как у нас появилось именно такое цветовосприятие, мы поняли, остается понять – зачем. Почему конкретно вторая копия гена длинного опсина эволюционировала в сторону поглощения средних световых волн? Ответ вроде бы очевиден: чтобы различать больше цветов. Монохромат различает примерно сотню оттенков серого в диапазоне от черного до белого. Дихромат добавляет к ним примерно сотню ступеней между желтым и синим, что при умножении на серые оттенки дает десятки тысяч воспринимаемых цветов. Трихромат добавляет к этому еще около сотни переходов от красного к зеленому, которые, помноженные на диапазон дихромата, доводят число различаемых оттенков до миллионов. Каждый дополнительный опсин увеличивает зрительную палитру в геометрической прогрессии{221}. Но если дихроматам отлично живется с десятками тысяч воспринимаемых цветов, какая выгода трихроматам от миллионов?

С XIX в. ученые предполагали, что трихроматам лучше удавалось находить красные, оранжевые и желтые плоды в зеленой листве[76]{222}. Некоторое время назад некоторые исследователи выдвинули гипотезу, что преимущество трихроматов заключается, скорее, в способности находить в тропическом лесу самые питательные листья, имеющие, пока они свежи и богаты белком, красный отлив{223}. Собственно, одно другого не исключает: большинство приматов питаются фруктами, но, когда их нет или они еще не созрели, более крупные виды вполне могут перебиться свежей листвой. «Лучших условий для развития трихромазии и не придумаешь, – говорит Аманда Мелин, изучающая зрение приматов (и при случае, как мы узнали в предыдущей главе, окрас зебр). – Она и основную пищу помогает искать, и запасной вариант»[77].

Не укладывается в эту гипотезу история нечеловекообразных обезьян Нового Света. У них тоже развилась трихромазия, но другим путем и с совершенно другими последствиями. В 1984 г. Джеральд Джейкобс заметил, что одни беличьи обезьяны реагируют на красный свет, а другие не реагируют{224}. И ему удалось – с помощью Джея Нейца – выяснить почему. У беличьих обезьян вторая копия гена длинного опсина так и не появилась[78]{225}. Вместо этого у них теперь встречается несколько вариантов изначального гена, часть из которых производит длинные опсины, а часть – средние. Этот ген тоже находится на X-хромосоме, а значит, самцы (обладатели набора XY) всегда наследуют только один вариант. Длинный или средний – неважно, они в любом случае обречены на дихромазию. А вот самки, обладательницы набора ХХ, иногда могут наследовать сразу оба варианта: и длинный, и средний, по одному на каждую Х-хромосому. Тогда они получают трихромазию[79]. Поэтому, когда группа таких