تطور رؤية الألوان

تُتيح رؤية الألوان ، وهي تكيفٌ قريبٌ لحاسة البصر ، التمييز بين أطوال موجات الضوء . ويتطلب تمييز الأطوال الموجية في الجهاز البصري شرطين فسيولوجيين: وجود نوعين على الأقل من المستقبلات الضوئية الحساسة لنطاقات مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي ، وإمكانية مقارنة مخرجاتها. ويعود ذلك إلى مبدأ أحادية التباين الذي ينص على أن مستقبلًا ضوئيًا واحدًا لا يستطيع تحديد طول موجة الضوء الساقط أو شدته بدقة. ولكن من خلال مقارنة أنواع مختلفة من المستقبلات الضوئية، يُمكن حلّ هذا الغموض. ^{[ 1 ]} وتشمل العملية التطورية المؤدية إلى رؤية الألوان لدى كلٍّ من الإنسان والحيوان تمايز الأصباغ الضوئية لتكوين أنواع مختلفة من الخلايا المخروطية ، والمقارنة بين هذه الخلايا في المراحل اللاحقة من المعالجة البصرية.

إن عملية التطور المتمثلة في التحول من صبغة ضوئية واحدة إلى صبغتين مختلفتين كانت ستوفر للأسلاف الأوائل العديد من المزايا.

من جهة، ستُمكّن إضافة صبغة جديدة الخلايا العصبية من رؤية نطاق أوسع من الطيف الكهرومغناطيسي. ومن جهة أخرى، ستُؤدي الوصلات العشوائية الجديدة إلى خلق تضاد في الأطوال الموجية، وستكون الخلايا العصبية ذات التضاد في الطول الموجي الجديد أكثر حساسية بكثير من الخلايا العصبية ذات التضاد في الطول الموجي الآخر. ويعود ذلك إلى أن بعض توزيعات الأطوال الموجية تُفضّل الإثارة على التثبيط. وستكون كل من الإثارة والتثبيط من سمات الركيزة العصبية أثناء تكوين الصبغة الثانية. وبشكل عام، فإن الميزة المُكتسبة من زيادة الحساسية مع تضاد الأطوال الموجية ستفتح آفاقًا للاستغلال المستقبلي عن طريق الطفرات، بل وحتى لمزيد من التحسين. ^{[ 2 ]}

تتطلب رؤية الألوان عددًا من جزيئات الأوبسين ذات قمم امتصاص مختلفة، وكان هناك ما لا يقل عن ثلاثة أنواع من الأوبسين موجودة في سلف المفصليات ؛ تمتلك الكليسرية والقشريات اليوم رؤية الألوان. ^{[ 3 ]}

لطالما عرف الباحثون الذين يدرسون جينات الأوبسين المسؤولة عن أصباغ رؤية الألوان أن أربعة أنواع من الأوبسينات الضوئية موجودة في الطيور والزواحف والأسماك العظمية . ^{[ 4 ]} يشير هذا إلى أن السلف المشترك للبرمائيات والسلويات (منذ حوالي 350 مليون سنة) كان يتمتع برؤية رباعية الألوان - أي القدرة على رؤية أربعة أبعاد للألوان. ^{[ 5 ]}

تمتلك معظم الثدييات اليوم رؤية ثنائية اللون ، تُعرف باسم عمى الألوان الأحمر والأخضر (بروتانوبيا) . وبذلك، تستطيع رؤية الضوء البنفسجي والأزرق والأخضر والأصفر، لكنها لا تستطيع رؤية الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء الأحمر الداكن. ^{[ 6 ] [ 7 ]} وربما كانت هذه سمة من سمات أسلاف الثدييات الأوائل ، الذين كانوا على الأرجح صغار الحجم، ليليين، ويحفرون الجحور.

في وقت انقراض العصر الطباشيري-الباليوجيني قبل 66 مليون سنة، ربما ساعدت قدرة الثدييات على الحفر في البقاء على قيد الحياة. كانت أنواع الثدييات في ذلك الوقت قد بدأت بالفعل في التمايز، لكنها كانت لا تزال صغيرة الحجم بشكل عام، تُقارن في حجمها بالزبابات ؛ وكان هذا الحجم الصغير سيساعدها على إيجاد مأوى في بيئات محمية.

يُفترض أن بعض الثدييات الأولية ، كالثدييات أحادية المسلك والجرابيات والمشيميات، كانت شبه مائية أو حافرة، إذ توجد اليوم سلالات ثديية متعددة بهذه العادات. وكان أي ثديي حافر أو شبه مائي سيحظى بحماية إضافية من الضغوط البيئية التي سادت بين العصرين الطباشيري والباليوجيني . ^{[ 8 ]} مع ذلك، من الواضح أن العديد من هذه الأنواع كانت تتمتع برؤية ألوان ضعيفة مقارنةً بالفقاريات غير الثديية في ذلك الوقت، بما في ذلك الزواحف والطيور والبرمائيات.

منذ بداية العصر الباليوجيني ، ازداد حجم الثدييات الناجية، وانتقلت عبر التطور التكيفي من حياة الحفر إلى الحياة في العراء، مع احتفاظ معظم الأنواع برؤية ألوانها الضعيفة نسبيًا. وتُستثنى من ذلك بعض الجرابيات (التي ربما احتفظت برؤية ألوانها الأصلية) وبعض الرئيسيات، بما في ذلك البشر. وقد بدأت الرئيسيات، كرتبة من الثدييات ، بالظهور تقريبًا مع بداية العصر الباليوجيني.

أعادت الرئيسيات تطوير رؤيتها اللونية ثلاثية الألوان منذ ذلك الحين، عبر آلية تضاعف الجينات ، إذ كانت تحت ضغط تطوري هائل لتطوير رؤية لونية أفضل من معيار الثدييات. تُمكّن القدرة على إدراك اللونين الأحمر ^{[ 9 ]} والبرتقالي الرئيسيات التي تعيش على الأشجار من تمييزهما عن اللون الأخضر. ويُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية للرئيسيات في اكتشاف الفاكهة الحمراء والبرتقالية، بالإضافة إلى أوراق الشجر الجديدة الغنية بالعناصر الغذائية، حيث لم تُحجب الكاروتينات الحمراء والبرتقالية بعدُ بواسطة الكلوروفيل .

ثمة نظرية أخرى مفادها أن استشعار احمرار الجلد ، وبالتالي الحالة المزاجية، ربما يكون قد أثر على تطور الرؤية ثلاثية الألوان لدى الرئيسيات. كما أن للون الأحمر تأثيرات أخرى على سلوك الرئيسيات والبشر، كما نوقش في مقال علم نفس الألوان . ^{[ 10 ]}

اليوم، من بين الرئيسيات ، تُعتبر قرود العالم القديم ( بما في ذلك البشر ) ثلاثية الألوان بشكل روتيني - مما يعني أن كلاً من الذكور والإناث يمتلكون ثلاثة أنواع من الأوبسينات، حساسة للضوء ذي الموجات القصيرة والمتوسطة والطويلة ^{[ 5 ]} - بينما، على العكس من ذلك، فإن نسبة صغيرة فقط من الرئيسيات ذات الأنف العريض ( قرود العالم الجديد ) ثلاثية الألوان. ^{[ 11 ]}

تقترح دراسة جديدة نُشرت في مجلة "بيولوجيكال ريفيوز" أن رؤية الألوان لدى الحيوانات ظهرت قبل حوالي 500 مليون سنة. يسبق هذا التسلسل الزمني ظهور العديد من الكائنات الحية ذات الألوان الزاهية، مثل النباتات المزهرة والفقاريات الملونة والمفصليات . وتشير الدراسة إلى أن القدرة على إدراك الألوان تطورت قبل الانتشار الواسع للمؤثرات الملونة في البيئة. ^{[ 12 ]}

أثار هذا الاكتشاف اهتمامًا ونقاشًا بين العلماء لأنه يطرح تساؤلات مهمة حول الضغوط التطورية التي أدت إلى تطور رؤية الألوان. ربما استُخدمت الأشكال المبكرة لرؤية الألوان في أنشطة مثل البحث عن الطعام ، واختيار الشريك ، أو تجنب المفترسات، حتى في عالم أقل تنوعًا في الألوان. ^{[ 12 ]}

• تطور رؤية الألوان لدى الرئيسيات
• تطور العين

• جينجو تاناكا؛ أندرو ر. باركر؛ يوشيكازو هاسيجاوا؛ ديفيد ج. سيفتر؛ ريويتشي ياماموتو؛ كيوشي مياشيتا؛ يويتشي تاكاهاشي؛ شوسوكي إيتو؛ كازوماسا واكاماتسو؛ تاكاو موكودا؛ ماري ماتسورا؛ كو توميكاوا؛ ماسومي فوروتاني؛ كايو سوزوكي؛ هارويوشي مايدا (23 ديسمبر 2014). "تشير القضبان والأقماع المعدنية إلى رؤية الألوان في سمكة أحفورية عمرها 300 مليون سنة" . اتصالات الطبيعة . 5 5920. بيب كود : 2014NatCo...5.5920T . دوى : 10.1038/ncomms6920 . اتش دي ال : 2324/2928820 . بميد 25536302 .