Новое исследование расширяет понимание того, как животные видят и какие цвета различают

Биологи из Университета Арканзаса, собрав данные о зрении сотен позвоночных и беспозвоночных животных, углубили научное понимание их зрения, включая восприятие цветов.

Исследователи установили, что животные, адаптированные к жизни на суше, способны видеть больше цветов, чем адаптированные к воде. Животные, обитающие в открытых наземных биотопах, воспринимают более широкий спектр цветов, чем жители лесов.

Однако эволюционная история — в первую очередь различие между позвоночными и беспозвоночными — существенно влияет на то, какие цвета видит вид. Беспозвоночные видят больше коротких волн света по сравнению с позвоночными.

Эти результаты недавно опубликовали в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences докторант по биологическим наукам Мэтт Мёрфи и доцент Эрика Вестерман. Их статья «Эволюционная история ограничивает способность вида согласовывать цветовую чувствительность с доступным светом среды» объясняет, как среда, эволюция и, в некоторой степени, генетический состав влияют на то, как и какие цвета видят животные.

«Ученые давно предполагали, что зрение животных эволюционировало, чтобы соответствовать цветам света, присутствующим в их среде обитания, — сказала Вестерман. — Но эту гипотезу трудно доказать, и мы до сих пор так мало знаем о зрении животных».

Способность животного обнаруживать визуальную информацию зависит от длины волны и интенсивности света в данной среде. Спектр света, который видит животное — от ультрафиолетового до дальнего красного, — определяется количеством и спектральной чувствительностью семейства белков сетчатки, называемых опсинами.

Однако беспозвоночные и позвоночные используют в сетчатке филогенетически различные опсины, и исследователи не определяли, влияют ли эти различия на то, что видят животные, или на их адаптацию к световой среде.

Мёрфи и Вестерман собрали данные о зрении для 446 видов животных, охватывающих четыре типа. Один из этих типов включал позвоночных (например, рыб и людей), а остальные — беспозвоночных (например, насекомых, кальмаров и медуз).

Исследование показало, что, хотя животные и адаптируются к среде, их способность к адаптации может быть физиологически ограничена. Хотя позвоночные и беспозвоночные в целом используют для зрения один и тот же тип клеток (опсины), они строят эти клетки по-разному. Это физиологическое различие — цилиарные опсины у позвоночных и рабдомерные опсины у беспозвоночных — может объяснять, почему беспозвоночные лучше видят коротковолновый свет, даже когда среда обитания должна была бы отбирать такую же способность и у позвоночных.

Однако разница может быть также обусловлена стохастическими генетическими мутациями, произошедшими у позвоночных, но не у беспозвоночных, отметила Вестерман. Эти мутации также могут ограничивать диапазон света в зрении позвоночных.

«Наше исследование отвечает на некоторые важные вопросы, — сказал Мёрфи, — но оно также порождает новые вопросы, которые могут помочь нам понять зрение животных еще лучше. Мы можем сделать больше, чтобы оценить различия в структуре сетчатки позвоночных и беспозвоночных или в том, как их мозг по-разному обрабатывает визуальную информацию. Это захватывающие вопросы».