Эволюция цветового зрения
Цветовое зрение зрения , непосредственная адаптация сенсорной модальности , позволяет различать свет на основе его компонентов длины волны .
Улучшена чувствительность обнаружения [ править ]
Эволюционный процесс перехода от одного фотопигмента к двум разным пигментам обеспечил ранним предкам преимущество в чувствительности по двум причинам.
С одной стороны, добавление нового пигмента позволило бы им видеть более широкий диапазон электромагнитного спектра. Во-вторых, новые случайные связи создадут оппозицию по длине волны, и нейроны-противники новой длины волны будут гораздо более чувствительными, чем нейроны противника, не имеющие длины волны. Это результат того, что некоторые распределения длин волн благоприятствуют возбуждению, а не торможению. Как возбуждение, так и торможение являются характеристиками нервного субстрата во время образования второго пигмента. В целом, преимущество, полученное за счет повышения чувствительности при изменении длины волны, откроет возможности для будущего использования мутаций и даже дальнейшего улучшения. [1]
Беспозвоночные [ править ]
Цветовое зрение требует ряда молекул опсина с разными пиками поглощения, и по крайней мере три опсина присутствовали у предков членистоногих ; Сегодня хелицераты и панракообразные обладают цветовым зрением. [2]
Позвоночные животные [ править ]
Исследователи, изучающие гены опсинов, отвечающие за пигменты цветового зрения, давно знают, что четыре фотопигментных опсина существуют у птиц, рептилий и костистых рыб. [3] Это указывает на то, что общий предок земноводных и амниот (≈350 миллионов лет назад) обладал тетрахроматическим зрением — способностью видеть четыре измерения цвета. [4]
Млекопитающие [ править ]
Сегодня большинство млекопитающих обладают дихроматическим зрением, что соответствует протанопической красно-зеленой цветовой слепоте . Таким образом, они могут видеть фиолетовый, синий, зеленый и желтый свет, но не могут видеть ультрафиолетовый и темно-красный свет. [5] [6] Вероятно, это было особенностью первых предков млекопитающих , которые, вероятно, были маленькими, вели ночной образ жизни и роли норы.
Во время мел-палеогенового вымирания, произошедшего 66 миллионов лет назад, способность к рытью нор, вероятно, помогла млекопитающим пережить вымирание. Виды млекопитающих того времени уже начали дифференцироваться, но в целом были еще небольшими, сравнимыми по размеру с землеройками ; этот небольшой размер помог бы им найти убежище в защищенной среде.
Однопроходные и сумчатые [ править ]
Предполагается, что некоторые ранние однопроходные , сумчатые и плацентарные вели полуводный или роющий образ жизни, поскольку сегодня существует множество линий млекопитающих с такими привычками. Любое роющее или полуводное млекопитающее имело бы дополнительную защиту от стрессов окружающей среды на границе мела и палеогена . [7] Однако многие такие виды, очевидно, обладали плохим цветовым зрением по сравнению с видами позвоночных, не относящимися к млекопитающим того времени, включая рептилий, птиц и амфибий.
Приматы [ править ]
С начала палеогенового периода выжившие млекопитающие увеличились в размерах, перейдя благодаря адаптивной радиации от роющего существования на открытое пространство, хотя большинство видов сохранили относительно плохое цветовое зрение. Исключения составляют некоторые сумчатые (которые, возможно, сохранили свое первоначальное цветовое зрение) и некоторые приматы, включая человека. Приматы как отряд млекопитающих начали появляться примерно в начале палеогенового периода.
С тех пор у приматов заново развилось трехцветное цветовое зрение посредством механизма дупликации генов , находясь под необычно высоким эволюционным давлением, направленным на развитие цветового зрения лучше, чем у млекопитающих. Способность воспринимать красный цвет [8] а оранжевые оттенки позволяют древесным приматам отличать их от зеленого. Это особенно важно для приматов при обнаружении красных и оранжевых фруктов, а также богатой питательными веществами новой листвы, в которой красные и оранжевые каротиноиды еще не замаскированы хлорофиллом .
Другая теория состоит в том, что обнаружение покраснения кожи и, следовательно, настроения могло повлиять на развитие трихроматного зрения у приматов. Красный цвет также оказывает и другое влияние на поведение приматов и человека, о чем говорится в статье о психологии цвета . [9]
Сегодня среди обезьян катарины ) обычно являются трихроматическими — это означает, что и самцы , ( обезьяны Старого Света и человекообразные обезьяны , включая людей и самки обладают тремя опсинами, чувствительными к коротковолновому, средневолновому и длинноволновому свету. [4] — тогда как, наоборот, лишь небольшая часть плоскоротых приматов ( обезьян Нового Света ) являются трихроматами. [10]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Гагин Г.; Бохон, Канзас; Бутенский А.; Гейтс, Массачусетс; Ху, JY.; Лафер-Соуза, Р.; Пулумо, РЛ; Цюй, Дж.; Стоутон, CM; Суонбек, С.Н.; Конвей, БР (2014). «Пороги распознавания цвета у макак-резус и людей» . Журнал видения . 14 (8): 12–26. дои : 10.1167/14.8.12 . ПМЦ 4528409 . ПМИД 25027164 .
- ^ Коянаги, М.; Нагата, Т.; Като, К.; Ямасита, С.; Токунага, Ф. (2008). «Молекулярная эволюция цветового зрения членистоногих, выведенная на основе множественных генов опсинов пауков-прыгунов». Журнал молекулярной эволюции . 66 (2): 130–137. Бибкод : 2008JMolE..66..130K . дои : 10.1007/s00239-008-9065-9 . ПМИД 18217181 . S2CID 23837628 .
- ^ Ёкояма, С. и Б.Ф. Радлвиммер. 2001. Молекулярная генетика и эволюция красного и зеленого цветового зрения у позвоночных. Генетическое общество Америки. 158: 1697-1710.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Боумейкер, Дж. К. (1998). «Эволюция цветового зрения у позвоночных» . Глаз . 12 (3б): 541–547. дои : 10.1038/eye.1998.143 . ПМИД 9775215 . S2CID 12851209 .
- ^ Кэрролл, Джозеф; Мерфи, Кристофер Дж.; Нейтц, Морин ; Хув, Джеймс Н. Вер; Нейтц, Джей (1 августа 2001 г.). «Фотопигментная основа дихроматического цветового зрения у лошадей» . Журнал видения . 1 (2): 80–87. дои : 10.1167/1.2.2 . ПМИД 12678603 . Получено 23 апреля 2018 г. - через jov.arvojournals.org.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 7 августа 2015 г. Проверено 29 июня 2015 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Робертсон Д.С., Маккенна М.К., Тун О.Б., Хоуп С., Лиллегравен Дж.А. (2004). «Выживание в первые часы кайнозоя» (PDF) . Бюллетень ГСА . 116 (5–6): 760–768. Бибкод : 2004GSAB..116..760R . дои : 10.1130/B25402.1 . Проверено 6 января 2016 г.
- ^ Дулай, Канзас; фон Дорнум, М.; Моллон, доктор медицинских наук; Хант, DM (1999). «Эволюция трехцветного цветового зрения путем дупликации гена опсина у приматов Нового Света и Старого Света» . Геномные исследования . 9 (7): 629–638. дои : 10.1101/гр.9.7.629 . ПМИД 10413401 . S2CID 10637615 .
- ^ Дайана Видерманн, Роберт А. Бартон и Рассел А. Хилл. Эволюционные взгляды на спорт и соревнования. В Робертс, Южная Каролина (2011). Робертс, С. Крейг (ред.). Прикладная эволюционная психология . Издательство Оксфордского университета. doi : 10.1093/acprof:oso/9780199586073.001.0001 . ISBN 978-0-19-958607-3 .
- ^ Сарридж, АК и Д. Осорио. 2003. Эволюция и селекция трихроматического зрения у приматов. Тенденции в Экол. и Эвол. 18: 198-205.
- Рёичи Ямамото; Юичи Такахаши; Кадзумаса Вакамацу; Ко Томикава; . Генго Танака; Ёсикадзу Хасегава; Дэвид Ископаемая рыба возрастом 300 лет» Nature Communications . 5 : 5920. Бибкод : 2014NatCo...5.5920T . doi : 10.1038/ncomms6920 . hdl : 2324/2928820 . PMID 25536302 .
