Unsere Augen mussten Opfer bringen, um zu überleben.
Die meisten Säugetiere verlassen sich mehr auf den Geruch als auf das Sehen. Schauen Sie sich die Augen des Hundes an - sie befinden sich an den Seiten der Schnauze, nicht wie die Menschen, in denen sie sich nah und vorwärts befinden. Die Augen an den Seiten ermöglichen es Ihnen, das Sichtfeld zu vergrößern, vermitteln jedoch das Gefühl von Tiefe und Distanz schlecht zu Objekten. Anstelle einer guten Sicht haben Hunde, Pferde, Mäuse, Antilopen - und im Prinzip die meisten Säugetiere - lange, feuchte Nasen. Wir Menschen, humanoiden und gewöhnlichen Affen unterscheiden uns von ihnen. Und unsere Vision hat eine gewisse ungewöhnliche Eigenschaft, die erklärt werden muss.
Im Laufe der Zeit, als wir mehr beleuchtete ökologische Nischen besetzten, vertrauten wir weniger auf Geruch als auf Vision. Wir haben nasse Nasen und Narben verloren, unsere Augen bewegten sich vorwärts auf dem Gesicht und näherten sich einander, was unsere Fähigkeit zur Entfernungsmessung verbesserte (wir entwickelten eine verbesserte binokulare Sicht). Darüber hinaus entwickelten Altweltaffen oder engnasige Affen,
Katarrhini , einen Trichromatismus: Farbsehen von Rot, Grün und Blau. Die meisten anderen Säugetiere haben zwei verschiedene Arten von Photorezeptoren (Zapfen) in den Augen, aber der Vorfahr der engnasigen Affen litt unter einer
Genverdoppelung , wodurch drei verschiedene Gene für das Farbsehen erzeugt wurden. Jeder von ihnen codiert einen Fotorezeptor, der auf Licht unterschiedlicher Wellenlängen abgestimmt ist: kurz (blau), mittel (grün) und lang (rot). Als Ergebnis der Evolution entwickelten unsere Vorfahren Augen mit Blick nach vorne und trichromatischem Sehen - und wir blickten nicht mehr zurück.
Beim Farbsehen wird Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen erfasst und verglichen, um die vom Objekt reflektierten Wellenlängen (dh seine Farbe) zu bestimmen. Die blaue Farbe stimuliert den Rezeptor, der kurze Wellenlängen akzeptiert, stärker und stimuliert den Rezeptor, der lange Wellenlängen akzeptiert, schwach. rote Farbe hat den gegenteiligen Effekt. Durch den Vergleich der relativen Stimulation dieser Rezeptoren können wir zwischen Farben unterscheiden.
Um Licht unterschiedlicher Wellenlängen am besten wahrzunehmen, sollten die Zapfen gleichmäßig über das gesamte von Menschen wahrgenommene Spektrum von 400 bis 700 nm verteilt sein. Wenn wir die Verteilung der Zapfen in einer Hummel betrachten, die auch eine trichromatische Sicht hat, werden wir auch eine gleichmäßige Verteilung sehen. Und die Sensoren von Digitalkameras müssen auch richtig positioniert sein, um Farben richtig wahrnehmen zu können. Die gleichmäßige Verteilung der Kegel / Sensoren bietet eine gute spektrale feinchromatische Beschichtung für zugängliche Wellenlängen. Aber unsere Vision funktioniert nicht ganz so.
Unsere Vision hat keine so gleichmäßige Spektralverteilung. Bei Menschen und anderen Katarrhini kreuzen sich die Wirkbereiche der roten und grünen Zapfen. Dies bedeutet, dass
wir der sehr guten Erkennung verschiedener Farbtypen - insbesondere Rot und Grün -
Vorrang einräumen, da wir nicht so viele Farben wie möglich sehen können. Es ist seltsam. Warum ist es für uns so wichtig, Rot von Grün zu unterscheiden?
Ihm wurden
mehrere Erklärungen angeboten. Der vielleicht einfachste davon ist der folgende: Dieser Effekt ist ein Beispiel dafür, was Biologen als
evolutionäre Begrenzung bezeichnen . Das für den grünen Rezeptor kodierende Gen und das für den roten Rezeptor kodierende Gen sind das Ergebnis einer Genduplikation. Es ist wahrscheinlich, dass ihre Empfindlichkeit anfangs nahezu identisch war und nicht genügend Zeit für die evolutionäre Selektion blieb, wodurch sie sich unterscheiden würden.
Eine andere
Erklärung betont die evolutionären Vorteile der Nähe von roten und grünen Zapfen. Da wir so klar zwischen grünen und roten Farben unterscheiden und verschiedene Rosa- und Rottöne verstehen können, können wir reife Früchte gut unterscheiden, die sich im reifen Zustand normalerweise von grün zu rot oder orange ändern. Es gibt viele Beweise für die Realität dieses Effekts. Trichromatische Menschen können viel besser nach reifen Früchten in grünem Laub Ausschau halten als dichromatische Menschen (die normalerweise als Menschen mit rot-grüner Farbenblindheit bezeichnet werden). Noch wichtiger ist, dass normalerweise trichromatische Menschen dies besser tun als Menschen, die in einem Experiment einen gleichmäßig verteilten Trichromatismus simulieren. Bei Affen der Neuen Welt, von denen einige trichromatisch und andere dichromatisch sind, erkennen die ersteren gereifte Früchte viel schneller als die letzteren, ohne ihren Geruchssinn so stark zu nutzen. Da Obst ein wichtiger Bestandteil der Ernährung vieler Primaten ist, ist die Fruchterkennung ein plausibler Selektionsfaktor, und zwar nicht nur für die Entwicklung des Trichromatismus im Allgemeinen, sondern auch für unsere spezielle, ungewöhnliche Form des Trichromatismus.
Die endgültige
Erklärung ist mit einem System sozialer Signale verbunden. Viele Primatenarten verwenden Rot, zum Beispiel die leuchtend rote Nase eines Mandrills oder rote Flecken auf der Brust der Gelada, für die soziale Kommunikation. In ähnlicher Weise gehen die Gefühle der Menschen mit einer Veränderung des Teints einher, die mit dem Blutfluss verbunden ist, vor Unwohlsein oder Erregung blass wird, vor Verlegenheit rot wird und so weiter. Vielleicht kann das Erkennen solcher Zeichen und Signale mit einer ungewöhnlichen Verteilung von Zapfen verbunden sein?
Meine Kollegen und ich haben diese Hypothese kürzlich experimentell getestet. Wir haben Bilder von Gesichtern weiblicher Rhesusaffen gemacht, die rot werden, wenn Frauen an einer Paarung interessiert sind. Wir haben Experimente vorbereitet, bei denen Menschen Paare von Bildern derselben Frau betrachteten, von denen eines an einer Paarung interessiert war und das andere nicht. Die Teilnehmer wurden gebeten, die Schnauze einer Frau zu wählen, die an einer Paarung interessiert war, aber gleichzeitig haben wir die Bilder leicht bearbeitet. In einigen Ansätzen sahen die Menschen Originalbilder, in anderen sahen sie Bilder mit veränderten Farben, die nachahmten, was ein Beobachter mit einem anderen Farbwahrnehmungssystem sehen würde.
Durch den Vergleich verschiedener Arten von Trichromatismus und Dichromatismus auf diese Weise stellten wir fest, dass Menschen diese Aufgabe besser bewältigten, wenn sie normales menschliches trichromatisches Sehen verwendeten - und sie kamen mit normalem Sehen viel besser zurecht als Trichromatismus mit einer gleichmäßigen Verteilung der Zapfen (ohne Überlappung). rote und grüne Spektren). Unsere Ergebnisse stimmten mit der Hypothese sozialer Signale überein: Das visuelle System von Menschen ist besser als andere darin, soziale Informationen auf den Gesichtern anderer Primaten zu erkennen.
Wir haben jedoch nur die notwendige Bedingung der Hypothese überprüft - dass unser Farbsehen diese Aufgabe besser bewältigt als andere mögliche Arten des Sehens. Es ist möglich, dass diese Signale als Ergebnis der Evolution auftraten, um die Empfindlichkeit unserer Augen für bestimmte Wellenlängen auszunutzen und nicht umgekehrt. Es ist auch möglich, dass mehrere Erklärungen gleichzeitig erforderlich sind. Ein oder mehrere Faktoren können mit dem Ursprung der Verteilung von Zapfen zusammenhängen (z. B. Obst essen), und andere Faktoren können mit der evolutionären Unterstützung dieser Verteilung zusammenhängen, nachdem sie als Ergebnis der Evolution auftritt (z. B. Erkennung sozialer Signale).
Es ist immer noch nicht genau bekannt, warum Menschen ein so seltsames Farbsehen entwickelten. Vielleicht liegt dies an der Nahrungsmittelproduktion, sozialen Signalen, evolutionären Einschränkungen oder einer anderen Erklärung. Um dieses Problem zu untersuchen, verfügen wir jedoch über viele Werkzeuge - genetische Sequenzierung des Farbsehens eines Individuums, experimentelle Simulation verschiedener Arten des Farbsehens, verbunden mit Verhaltenstests, Beobachtung von Wildprimaten, die unterschiedliche Farben erkennen. Die Art und Weise, wie wir Farben wahrnehmen, hat etwas Seltsames. Wir haben der Fähigkeit, zwischen mehreren spezifischen Farben zu unterscheiden, Priorität eingeräumt, da wir so viele Farben wie möglich sehen können. Wir hoffen, eines Tages herauszufinden, warum es passiert ist.