Tetrachromacy - Tetrachromacy

De fire pigmentene i en fugls kjegleceller (i dette eksemplet, estrildid finches ) utvider fargespekteret til ultrafiolett .

Tetrachromacy er tilstanden som innehar fire uavhengige kanaler for fremføring av fargeinformasjon, eller ha fire typer av tapper i øyet . Organismer med tetrachromacy kalles tetrachromats.

I tetrakromatiske organismer er det sensoriske fargerommet fire-dimensjonalt, noe som betyr at for å matche den sensoriske effekten av vilkårlig valgte lysspektre i det synlige spekteret, krever blandinger av minst fire hovedfarger .

Tetrachromacy er demonstrert blant flere fuglearter , fisk , amfibier , reptiler , insekter og noen pattedyr . Det var normal tilstand for de fleste pattedyr tidligere; en genetisk endring gjorde at flertallet av artene i denne klassen til slutt mistet to av sine fire kjegler.

Fysiologi

Den normale forklaringen på tetrachromacy er at organismenes netthinne inneholder fire typer lysreseptorer med høyere intensitet (kalt kjegleceller hos virveldyr i motsetning til stavceller , som er lysintensiver med lavere intensitet) med forskjellige absorpsjonsspektra . Dette betyr at organismen kan se bølgelengder utover de for et typisk menneskes syn, og kan skille mellom farger som for et normalt menneske ser ut til å være identiske . Arter med tetrakromatisk fargesyn kan ha en ukjent fysiologisk fordel i forhold til rivaliserende arter.

Eksempler

Gullfisk har tetrachromacy.

Fisk

Den gullfisk ( Carassius auratus auratus ) og sebrafisk ( Danio rerio ) er eksempler på tetrachromats, inneholdende tapper følsomme for rødt, grønt, blått og ultrafiolett lys.

Fugler

Noen fuglearter, som sebrafinken og Columbidae , bruker den ultrafiolette bølgelengden 300–400 nm som er spesifikk for tetrakromatisk fargesyn som et verktøy under valg av kamerat og fôring . Ved valg av venner viser ultrafiolett fjærdrakt og hudfarge et høyt utvalg. Et typisk fugleøye reagerer på bølgelengder fra omtrent 300 til 700 nm. Når det gjelder frekvens, tilsvarer dette et bånd i nærheten av 430–1000 THz . De fleste fugler har netthinner med fire spektraltyper av kjegleceller som antas å formidle tetrakromatisk fargesyn. Fuglfargesyn forbedres ytterligere ved filtrering av pigmenterte oljedråper i fotoreseptorene. Oljedråpene filtrerer innfallende lys før det når det visuelle pigmentet i de ytre segmentene av fotoreseptorene.

De fire kjegletypene og spesialisering av pigmenterte oljedråper gir fugler bedre fargesyn enn hos mennesker. Nyere forskning har imidlertid antydet at tetrachromacy hos fugler bare gir fugler et større visuelt spektrum enn hos mennesker (mennesker kan ikke se ultrafiolett lys, 300-400 nm), mens spektraloppløsningen ("følsomheten" for nyanser) er lik .

Insekter

Foraging insekter kan se bølgelengder som blomster reflekterer (fra 300 nm til 700 nm). Bestøvning er et gjensidig forhold, foraging insekter og noen planter har coevolved , begge økende bølgelengdeområde: i persepsjon (pollinatorer), i refleksjon og variasjon (blomsterfarger). Retningsvalg har ført til at plantene viser stadig flere mengder fargevariasjoner som strekker seg inn i den ultrafiolette fargeskalaen, og tiltrekker seg dermed høyere nivåer av pollinatorer.

Pattedyr

Mus, som normalt bare har to kjeglepigmenter, kan konstrueres for å uttrykke et tredje kjeglepigment, og ser ut til å demonstrere økt kromatisk diskriminering, og argumenterer mot noen av disse hindringene; Imidlertid har den opprinnelige publikasjonens påstander om plastisitet i synsnerven også vært omstridt.

Reinsdyr

I områder der rein lever, forblir solen veldig lav på himmelen i lange perioder. Noen deler av miljøet absorberer ultrafiolett lys og derfor til UV-sensitive reinsdyr, i sterk kontrast med UV-reflekterende snø. Disse inkluderer urin (indikerer rovdyr eller konkurrenter), lav (en matkilde) og pels (som på ulv, rovdyr). Selv om reinsdyr ikke har en spesifikk UV -opsin , er det registrert retinal respons på 330 nm, formidlet av andre opsins. Det har blitt foreslått at UV -blits på kraftledninger er ansvarlige for at rein unngår kraftledninger fordi "... i mørket ser disse dyrene kraftledninger ikke som svake, passive strukturer, men snarere som linjer med flimrende lys som strekker seg over terrenget."

Mennesker

Aper (inkludert mennesker ) og aper fra den gamle verden har normalt tre typer kjegleceller og er derfor trikromater . Ved lave lysintensiteter kan imidlertid stavcellene bidra til fargesyn, noe som gir et lite område av tetrakromasi i fargerommet; menneskelige stavcellers følsomhet er størst ved en blågrønn bølgelengde.

Hos mennesker, to tapper pigment gener som er tilstede på kromosom : den klassiske type 2 opsin gener OPN1MW og OPN1MW2 . Personer med to X -kromosomer kan ha flere kjeglecellepigmenter, kanskje født som fulle tetrakromater som har fire samtidige fungerende kjegleceller, hver type med et spesifikt mønster av respons på forskjellige bølgelengder av lys i området for det synlige spekteret. En studie antydet at 15% av verdens kvinner kan ha typen fjerde kjegle hvis sensitivitetstopp er mellom de vanlige røde og grønne kjeglene, noe som teoretisk gir en betydelig økning i fargedifferensiering. En annen studie antyder at så mange som 50% av kvinnene og 8% av mennene kan ha fire fotopigmenter og tilsvarende økt kromatisk diskriminering sammenlignet med trikromater. I 2010, etter tjue års studier av kvinner med fire typer kjegler (ikke-funksjonelle tetrakromater), identifiserte nevrovitenskapsmannen Dr. Gabriele Jordan en kvinne (fag cDa29 ) som kunne oppdage et større utvalg av farger enn trikromater, tilsvarende en funksjonell tetrakromat (eller ekte tetrakromat).

Variasjon i kjeglepigmentgener er vidt spredt i de fleste menneskelige populasjoner, men den mest utbredte og uttalte tetrakromatien kommer fra kvinnelige bærere av store røde/grønne pigmentanomalier, vanligvis klassifisert som former for " fargeblindhet " ( protanomali eller deuteranomali ). Det biologiske grunnlaget for dette fenomenet er X-inaktivering av heterozygotiske alleler for retinale pigmentgener, som er den samme mekanismen som gir flertallet av kvinnelige ape i den nye verden trikromatisk syn.

Hos mennesker skjer foreløpig visuell prosessering i nevronene i netthinnen . Det er ikke kjent hvordan disse nervene ville reagere på en ny fargekanal, det vil si om de kunne håndtere den separat eller bare kombinere den med en eksisterende kanal. Visuell informasjon forlater øyet via synsnerven; det er ikke kjent om synsnerven har ledig kapasitet til å håndtere en ny fargekanal. En rekke endelige bildebehandlinger finner sted i hjernen; det er ikke kjent hvordan de forskjellige områdene i hjernen ville reagere hvis de ble presentert med en ny fargekanal .

Selv om mange fugler er tetrakromater med en fjerde farge i ultrafiolett, kan mennesker ikke se ultrafiolett lys direkte fordi øyelinsen blokkerer mest lys i bølgelengdeområdet 300–400 nm; kortere bølgelengder er blokkert av hornhinnen . De fotoreseptorcellene av netthinnen er følsomme for nær ultrafiolett lys, og mennesker som mangler et objektiv (en tilstand kjent som aphakia ) se nært ultrafiolett lys (ned til 300 nm) som hvitaktig blå, eller for enkelte bølgelengder, hvitaktig fiolett, sannsynligvis fordi alle tre typer kjegler er omtrent like følsomme for ultrafiolett lys; Blå kjegleceller er imidlertid litt mer følsomme.

Tetrachromacy kan også forbedre synet i svakt lys, eller når du ser på en skjerm.

Se også

Referanser

Eksterne linker