Тетрахроматия

Тетрахрома́тия — одновременное восприятие видимого диапазона спектра электромагнитного излучения четырьмя различными типами световых рецепторов. Тетрахроматия могла возникнуть у позвоночных ориентировочно 540 млн лет назад — именно тогда у общего предка позвоночных появились все пять семейств генов опсинов^[2]: четыре для дневного зрения (фотопсины, содержатся в колбочках) и одно для ночного (родопсин, содержится в палочках и функционирует только при очень слабом освещении). Более осторожная оценка составляет 375 млн лет назад, когда жил последний общий предок рыб и тетраподов (см. Тиктаалик).

Животные, ведущие преимущественно ночной образ жизни, нередко утрачивают тетрахроматическое зрение. Так, предки млекопитающих утратили два семейства фотопсинов, и сейчас большинство млекопитающих имеют дихроматическое зрение^[3]. Около 35—40 млн лет назад появление дополнительного светового рецептора, чувствительного к длинноволновой части спектра, сделало обезьянообразных трихроматами и позволило им различать красный, оранжевый, жёлтый и зелёный цвета^[4].

Отдельные люди обладают мутацией, в результате которой появляется ещё один, четвёртый тип колбочек. Такие люди являются тетрахроматами, но у большинства из них четвёртый тип колбочек ничем не отличается от одного из существующих, и их цветовое восприятие идентично восприятию обычных людей - это нефункциональные тетрахроматы.

Лишь в случае весьма редких дополнительных мутаций, когда кривая чувствительности четвёртого типа колбочек отличается от чувствительности остальных трёх, люди способны стать функциональными тетрахроматами и видеть дополнительные оттенки цветов^[3]. Так, если кривая чувствительности четвёртого типа колбочек располагается между кривыми M-колбочек (с пиком чувствительности в зелёной части спектра) и L-колбочек (с пиком в жёлто-зелёной части спектра), возникает способность различать огромное количество оттенков в жёлто-зелёной части спектра.^[5][6].

При этом расширения видимого спектра в область ультрафиолета у людей не происходит. Дело в том, что граница в коротковолновой области определяется не чувствительностью соответствующего опсина, а прозрачностью хрусталика в этой области спектра^[3]. По мере взросления человека его хрусталик утрачивает прозрачность в ближнем ультрафиолете, и излучение, которое могут видеть дети, для взрослых уже невидимо.

Приматы (люди и обезьяны Старого Света, а также самки обезьян Нового Света) — трихроматы^[англ.], имеют три типа колбочек^[7]. Цветовое изображение среднестатистического человека формируется комбинациями трёх основных цветов (красный, зелёный, синий). Тем не менее, при низких интенсивностях света палочки могут способствовать улучшению цветового зрения^[8], давая небольшую область тетрахроматии в цветовом пространстве. Чувствительность палочек наиболее высока к зелёному и синему цветам.

Глаз человека содержит три типа колбочек, различающиеся светочувствительным пигментом. Два из них кодируются Х-хромосомой^[3]. Поскольку женщины имеют две различные Х-хромосомы в клетках, некоторые из них могут иметь колбочки с разными пигментами, вследствие чего являются полноценными тетрахроматами и имеют четыре одновременно действующих вида колбочек — каждый тип с определенной степенью восприятия к различным длинам волн света в диапазоне видимого спектра^[6]. В одном из исследований предположили, что 2-3 % женщин во всём мире могут иметь четыре вида колбочек с пиком чувствительности между стандартными красными и зелеными колбочками, давая значительное увеличение цветовой дифференциации^[9]. Ещё одно^{[какое?]} исследование показало, что 0,5 % женщин и 8 %^[10] мужчин могут иметь два фоторецептора и один с генетической мутацией, и соответствующую сниженную градацию восприятия цветов в сравнении со здоровыми трихроматами. Однако же другие исследования показывают что, по крайней мере, 50 % женщин и 8 % мужчин могут иметь 4 фотопигмента что является экспрессией нескольких вариантов гена опсина L пигмента, который значительно может способствовать цветному зрению. При прочих равных условиях наши результаты показывают, что если бы такие мужчины были протестированы в настоящее исследование, они, возможно, продемонстрировали бы расширенное восприятие относительно «нормальных» трихроматов, похожее на наши результаты для женщин из гетерозигот. Таким образом, усиленная цветовая дискриминация вида, представленного здесь, отражает разницу в восприятии цвета, что коррелирует с унаследованным признаком, связанным с Х-связью. Это фактор, еще не учтенный в психологическом исследовании цветной обработки у значительной части женщин-индивидуумов и меньшая, но значительная доля общего мужского населения^[9]. В июне 2012 года после 20 лет изучения женщин с четырьмя типам колбочек (нефункциональные тетрахроматы), нейробиолог Габриэле Иордания определила женщин, которые могли различать большее разнообразие цветов, чем трихроматы^[11][12]. Также учёным удалось найти женщину с истинной функциональной тетрахроматией, которая действительно гораздо лучше обычного различала оттенки^[3].

В организме человека предварительная визуальная обработка происходит в нейронах сетчатки. Неизвестно, как эти нервы будут реагировать на новый цветовой канал, то есть могут ли они обрабатывать отдельно или просто соединить его с использованием существующих каналов. Визуальная информация покидает глаз путём зрительного нерва; неизвестно, имеет ли зрительный нерв свободные ресурсы, чтобы справиться с новым цветовым каналом. Разнообразие окончательной обработки изображения происходит в головном мозге; неизвестно, каким образом различные участки мозга будут реагировать, если появится новый цветовой канал. В 2009 году ученые из университета Вашингтона и Флориды сообщили о том, что им удалось внедрить в клетки сетчатки глаза беличьей обезьяны, страдающей дальтонизмом, недостающий ген. Спустя пять недель после лечения обезьяна вдруг стала различать красный и зелёный цвета^[13][14][15].

• Дихроматическое зрение
• Монохромазия
• Пентахроматия^[англ.]
• Соматосенсорное усиление^[англ.]
• Супер-дегустатор^[англ.]
• Трихроматия^[англ.]
• Эволюция зрительной системы