Колбочки из Африки: Вглядываясь в фотографии
Нашим глазом нельзя не восхищаться. «Населяющие» его сетчатку фоторецепторы, палочки и колбочки, позволяют различать порядка 10 млн цветов и оттенков. Эти клетки имеют свою специализацию: максимальная чувствительность палочек (всего их около 90 млн) смещена ближе к красной области спектра и играет основную роль при слабом освещении. С другой стороны, колбочки (их примерно 5 млн) могут быть отнесены к одному из трех «подтипов», более чувствительных к большим длинам волн («красному свету» — L-колбочки), средним («зеленому свету», M-колбочки) и коротким («синему», S-колбочки), что и обеспечивает нам всю палитру цветов.
Однако уже тут начинаются загадки. S-колбочки составляют менее 10% общего числа этих клеток. L- и М-колбочки намного более многочисленны, причем у разных людей их число сильно различается. Отношение L к М может колебаться между 1:4 и 15:1. Спрашивается — почему?
Существует гипотеза, согласно которой подобное сочетание колбочки является элементом адаптации нашего зрения к тем условиям, в которых оно развивалось. Остается выяснить, что это за условия, и в чем адаптивное преимущество такого соотношения разных видов фоторецепторов. Интересный подход к ответу на этот вопрос предложили американские исследователи из группы профессора Джошуа Плоткина (Joshua Plotkin): найти в природе местность, условия в которой максимально соответствуют тем, что существовали на заре человечества, и исследовать ее световые (и цветовые) особенности. Итак, где же искать?
Общепринято считать, что современные люди отделились от прочих гоминид примерно 3 млн лет назад на территории Африки. Одним из характерных ландшафтов, в котором это могло произойти, полагают современную дельту реки Окаванго на юге континента, в Ботсване. Река эта не впадает ни в какое море и течет вглубь континента, постепенно разветвляясь, теряясь в огромных болотах и, в конечном итоге, испаряясь. Это — самая большая речная дельта на планете из всех, не имеющих стока в океан. Это заболоченные и мелкие воды, очень богатые флорой и фауной. Если здесь имеются какие-то особенности освещения, они могут дать ключ к нашей проблеме.
Вооружившись этой гипотезой, ученые совершили краткую поездку в Ботсвану, где сделали более 5 тыс. снимков местных пейзажей с помощью 6-мегапиксельной цифровой фотокамеры Nikon D70. Все изображения были тщательно откалиброваны и собраны в единую базу фотографий, кстати, выложенную в свободный доступ в Интернет. К сожалению, этим пока что авторы ограничились. Они призывают коллег собирать аналогичные базы по другим регионам планеты с тем, чтобы впоследствии сопоставить их цветовые характеристики и вычленить особенности, характерные именно для дельты Окаванго.
Впрочем, имеется и совершенно иной подход, объясняющий странное распределение численности разных типов колбочек в сетчатке нашего глаза. По мнению некоторых специалистов, оно стало результатом... трагедии. Чего-то вроде взрыва вулкана Тоба, случившегося около 70 тыс. лет назад — только намного более далекого во времени. Эта катастрофа вызвала массовое вымирание растений и животных по всему миру; считается, что на планете выжило не более 15 тыс. человек. Аналогичные события в более ранний период могли привести к тому, что в живых осталось и менее 2 тыс. По мнению таких ученых, наше зрение сформировалось во многом в условиях подобных катастроф и адаптировано именно к ним. Найти сходные с этими условия на современной Земле представляется намного более трудным.
Напомним, что помимо общеизвестных палочек и колбочек наша зрительная система использует и еще один интересный тип чувствительных клеток. Читайте: «Еще один фоторецептор».
По публикации MIT Technology Review / The Physics arXiv Blog