Tetrachromatia: die Welt in vier Farben • Anton Morkovin • Wissenschaftliches Bild des Tages über "Elemente" • Biologie

Tetrachromatia: Die Welt in vier Farben

Normalerweise enthält die menschliche Netzhaut vier Arten von lichtempfindlichen Rezeptoren: drei Arten von Zapfen und eine Art von Stäben. Rezeptoren enthalten Chromoprotein-Proteine ​​- Rhodopsin in Stäbchen, Jodopsine in Zapfen. Die Rolle der letzteren in hellem Licht ist unbedeutend, so dass für eine Person drei "primäre" Farben vorhanden sind: blau, rot, grün – alle Nuancen, die wir wahrnehmen, werden durch ihre Kombinationen gebildet. Und wie würde die Welt aussehen, wenn es vier solche Farben gäbe, nicht drei? Das Gemälde "Rainbow Eucalyptus" des kalifornischen Künstlers Conchetta Antico (Concetta Antico), das funktionellen Tetrachromatismus hat, ermöglicht es, die Farbvielfalt von Menschen mit vierfarbigem Sehen zu bewerten. Links zum Vergleich – ein Foto der im Bild dargestellten Landschaft.

Vier-Farben-Sicht ist für viele Insekten, einige Fische, sowie die meisten Reptilien und Vögel üblich. Zusätzliche Pigmente erlauben diesen Tieren, im ultravioletten Bereich zu sehen. Der Tetrachromatismus kommt beim Menschen nur als seltene genetische Anomalie vor. Es beeinflusst nicht die Breite des wahrgenommenen Teils des Spektrums, aber es erhöht signifikant die Empfindlichkeit für Schattierungen.

Nach den Standards von Säugetieren hat eine Person jedoch eine ausgezeichnete Farbwahrnehmung: Viele Säugetiere haben eine zweifarbige Sicht oder sogar einfarbig. Eine solche Regression im Vergleich zu den evolutionären Vorgängern der Reptilien war höchstwahrscheinlich mit der nächtlichen Lebensweise der frühen Säugetiere verbunden. Im Dunkeln nimmt die Wirksamkeit des Farbensehens stark ab, und der Verlust von zwei Arten von Zapfen ist "unbemerkt geblieben". Infolgedessen behielten primitive Tiere nur zwei Arten von Rezeptoren bei – rote Farbe und ultraviolette Strahlung.

Später, als die Säugetiere wieder "ans Licht kamen", gelang es einigen Gruppen, das dreifarbige Sehen wiederherzustellen. Für Primaten, von denen viele sich von Früchten ernähren, ist diese Vision sehr nützlich: Sie ermöglicht es, hell gefärbte Früchte in grünem Laub zu entdecken und ihre Reife zu bestimmen. Der grüne Rezeptor-Rezeptor ist als Folge der Verdoppelung des "roten Rezeptor" -Gens und der nachfolgenden Mutation entstanden, die ihre Empfindlichkeit auf die kurzwellige Region verschoben hat. Aber der Ultraviolett-Rezeptor für menschliche Vorfahren ist nutzlos geworden: Ihre Linse lässt die geeigneten Wellenlängen nicht durch.Basierend auf diesem Rezeptor entstand ein Rezeptor für blaues Licht als Ergebnis einer Reihe von Mutationen.

Solche Mutationen, die den Peak der spektralen Empfindlichkeit von Photorezeptoren verändern, können ihren Trägern auch ein Vierfarbensehen ermöglichen. Meistens machen sie jedoch das eine oder andere Jodopsin nicht funktionell: als Folge tritt die Dichromatisierung ein – Farbenblindheit. Die Gene der "roten" und "grünen" Iodopsine befinden sich auf dem X-Chromosom, das in zwei Kopien im Chromosomensatz von Frauen und nur einem in Männern vorhanden ist. Deshalb ist die Farbenblindheit – meist männliche Krankheit: bei Frauen, aufgrund des Vorhandenseins des "Reserve" X-Chromosoms, entwickelt sie sich äußerst selten. Aus demselben Grund können nur Frauen Tetrachromat werden: Dazu benötigt eines der X-Chromosomen eine normale Kopie des Gens, und das andere ist ein mutiertes Gen, das für ein Protein mit einem verschobenen Lichtempfindlichkeits-Peak kodiert.

Da jedes Jodopsin etwa hundert Farbtöne unterscheiden kann, kann eine Person mit normalem Sehvermögen möglicherweise zwischen etwa einer Million Farbkombinationen unterscheiden. Das Hinzufügen eines anderen Rezeptortyps erhöht diese Zahl auf einhundert Millionen.Conchetta Antico ist Träger von Mutationen im Gen von "rotem" Iodopsin, dessen Empfindlichkeit sich in die kurzwellige Region verschoben hat. Besonderheiten zeigen sich am besten in der Unterscheidung zwischen rot-gelblichen und violetten Tönen: Die Farbgebung ihrer Bilder konzentriert sich genau auf diese Farben.

Oben – Die Arbeit von Konchette Antico vor dem Hintergrund der darauf abgebildeten Landschaft. Unten – eine Palette verwendeter Farben. Illustration aus dem Artikel von K. A. Jameson et al., 2018. Humane Tetrachromie

Das zusätzliche Farbpigment erhöhte zudem die Farbempfindlichkeit bei schlechten Lichtverhältnissen und ermöglichte so die Unterscheidung zwischen Schattierungen in der Dämmerung und im Schatten. Es ist erwähnenswert, dass es zur vollständigen Beherrschung des Tetrachromatismus nicht nur einen genetischen Faktor gibt. Die Fähigkeit, Farben zu unterscheiden, wird weitgehend durch das Training bestimmt: die Fähigkeit von Antico und ihr impressionistischer Stil, der Farbkontraste betont, hätten ohne viele Jahre der Malerei wahrscheinlich nicht gezeigt werden können.

Illustration von theneurosphere.com.

Anton Morkovin


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