Марк Чангизи - Революция в зрении: Что, как и почему мы видим на самом деле

• Название: Революция в зрении: Что, как и почему мы видим на самом деле
• Автор: Марк Чангизи
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-17-080467-2

Как вышло так, что наши глаза смотрят вперед, и почему у нас нет глаз на затылке? Когда выгоднее быть циклопом? Каким образом зрение нас обманывает? Почему человек видит мир в цвете? Как родилась письменность, почему буквы именно такие, и при чем здесь естественный отбор? Неожиданные ответы на эти вопросы дает известный американский нейробиолог Марк Чангизи. Ученый на новейшем материале и с помощью многочисленных иллюстраций, в том числе цветных, объясняет различные аспекты нашего зрения и разрушает устоявшиеся представления о нем. Книга понравится и случайному читателю, и опытному потребителю научной информации.

---

То, будет ли кожа иметь красный или зеленый оттенок, зависит от концентрации кислорода в подкожной крови. Не существует простого эксперимента, позволяющего по собственной прихоти повышать и понижать насыщенность крови кислородом, но в качестве одного из способов наблюдать переход от красного к зеленому может служить сопоставление двух примеров, обсуждавшихся ранее: кожи над венами и кожи после наложения жгута. И там, и там количество крови повышенное, но в первом случае кожа зеленовато-синяя, а во втором — красновато-синяя. Разница объясняется тем, что в первом случае кислорода в крови меньше, во втором — больше. У анемичных людей кожа нередко имеет зеленоватый оттенок, потому что содержание кислорода в их крови понижено. Возможно, это объясняет, почему зеленый цвет иногда ассоциируют со слабостью (от нехватки кислорода человек слабеет), а красный, наоборот, с силой (обилие кислорода делает нас сильнее).

Итак, мы увидели, что кожа способна приобретать разнообразные оттенки, и обсудили, каким образом кровь может быть к этому причастна. Чтобы подвести итог, давайте посмотрим на рис. 7. Регулируя интенсивность кровоснабжения кожи, можно менять ее окраску от желтого к синему, а регулируя уровень оксигенации крови, можно менять окраску кожи от красного к зеленому. Из этих не слишком захватывающих наблюдений следует нечто поистине сногсшибательное: кожа способна принимать абсолютно любой мыслимый опенок! Почему? Да потому, что все опенки возникают из комбинации четырех основных цветов: синего, зеленого, желтого и красного. Если уменьшить кровоснабжение и снизить содержание кислорода в крови, то кожа станет желто-зеленой. Если увеличить кровоснабжение и снизить содержание кислорода в крови, кожа станет сине-зеленой. А если увеличить кровоснабжение и при этом повысить концентрацию кислорода, кожа станет красно-синей — то есть пурпурной. Ну и, наконец, если уменьшить кровоснабжение, а содержание кислорода повысить, кожа станет красно-желтой — то есть оранжевой. Колебаний всего двух параметров крови — ее количества и ее оксигенации — достаточно для получения целой палитры.

Тут следует понимать, что если некий участок кожи кажется нам окрашенным в определенный цвет, это вовсе не значит, что мы воспринимали бы этот участок точно так же, если бы видели только его и ничего больше. Тут та же история, что и с ощущением жара или с восприятием акцентов: видимый нами цвет объекта в огромной степени определяется тем, как спектр этого объекта отличается от спектра окружающего фона. Вы видите, что ваши вены синевато-зеленые, но на самом деле они лишь кажутся вам таковыми на фоне кожи обычного цвета. Если бы вы посмотрели на вену через крохотное отверстие или узкую щель — чтобы видно было только вену, и больше ничего, — она не смотрелась бы синевато-зеленой. Ее цвет показался бы вам в той или иной степени близким к телесному (то есть персиковым, бежевым и так далее). Вена отличается от ее фона потому, что она немного синее и зеленее, и этого достаточно, чтобы мозг воспринимал ее как синевато-зеленую. Знать это необходимо, чтобы понять, каким образом наша кожа может, меняя цвет, посылать сигналы другим людям. Например, когда мы краснеем, некоторые участки наших щек принимают красноватый оттенок. Однако чтобы другие заметили эту красноту, принципиально важно, чтобы какое-то количество окружающей кожи сохранило исходную окраску. Если бы все лицо покраснело в одинаковой степени (и вы бы не наблюдали за динамикой этого процесса), получившийся цвет щек не показался бы вам красным, поскольку он не был бы краснее фона.

Чем примечательна способность кожи менять окраску? А вот чем: она указывает на то, что цветовое зрение сформировалось у нас для того, чтобы мы могли улавливать колебания цвета кожи. Не верите? Тогда ответьте: много ли вы знаете природных объектов, которые могут динамически приобретать любой оттенок и в то же время казаться бесцветными? Плоды растений в ходе созревания несколько раз меняют окраску, да и листья многократно меняют цвет в течение жизненного цикла. Но ни те, ни другие не могут принять любой оттенок, да еще и так, чтобы с легкостью переходить от одного оттенка к любому другому. Помимо нашей кожи к подобной многоцветности способны разве что кожные покровы некоторых других животных — скажем, хамелеонов или кальмаров.

Группа исследователей во главе с биологом Рут Бирн составила следующую палитру возможных расцветок каракатицевидного кальмара: палевый, белый, желтый, золотистый, коричневый и черный. Некоторые другие представители головоногих моллюсков способны приобретать и синие тона, но всегда с металлическим отливом. Тем не менее покровы этих животных, как кажется, не способны ни демонстрировать полного спектра всевозможных опенков, ни возвращаться к “началу координат”, как бы “выключая” цвет, как это делает человеческая кожа, — по крайней мере, не для наших глаз: например, у кальмара исходная окраска видится нам серой, а у хамелеона — зеленой.

Итак, объект, способный динамично принимать любые возможные опенки и при этом кажущийся нам не имеющим собственного цвета, в природе редкость. И если уж вам все же удалось найти такой предмет, который может и воспроизводить полную палитру красок, и возвращаться в состояние бесцветного фона, то, весьма вероятно, он был создан целенаправленно — человеком или эволюцией. Думается, что способность показывать любые цвета в сочетании с кнопкой “Выкл.” появилась у нашей кожи не случайно. Кожа — это полноцветный дисплей, спроектированный естественным отбором.

Когда женщины накладывают макияж, они откровенно занимаются цветовой сигнализацией. Некоторые из тонов, призванных прикрыть “изъяны”, имеют телесный цвет и весьма удачно называются “основой”. Другие преднамеренно яркие, например румяна. Парадокс в том, что искусственная цветовая сигнализация в действительности служит для прикрытия естественной цветовой сигнализации — той, которую в ходе эволюции лицо научилось производить, а глаза — воспринимать. Косметика — это все равно что цветная фотография, наклеенная поверх экрана телевизора: она дает яркую картинку, но полностью скрывает от нас непрерывно происходящие на экране информативные изменения. Я никогда не был поклонником женского макияжа, смутно чувствуя, что в лице, покрытом косметикой, недостает чего-то очень важного. Исследования цветового зрения и кожи подтверждают правильность моей интуиции: слишком обильная косметика узурпирует функции кожного “цветного телевидения”, попросту выключая его.

Из сравнения кожи с цветным дисплеем напрашивается вывод: кожа приобрела способность принимать любой опенок вследствие давления отбора. Но тут возникает вопрос. Дело в том, что изменения цвета кожи вследствие колебаний параметров крови не являются новшеством, характерным только для приматов, — более вероятно, что эта особенность существовала всегда, на протяжении всей эволюционной истории млекопитающих. Выходит, в данном случае естественный отбор никоим образом не преобразовывал кожу, чтобы сделать ее многоцветной (разве что способствовал менее глубокому пролеганию капилляров на каких-то ее участках, чтобы уже имеющиеся колебания окраски стали заметнее). Мы носим все ту же старую добрую кожу, и в нас течет та же древняя кровь, что и в первых млекопитающих. Но если ни кожа, ни кровь не приобрели с тех пор новых свойств, то как наша кожа может принимать все эти разнообразные опенки?

Разгадка такова: наше цветовое зрение возникло в ответ на естественные особенности кожи, а не наоборот. Наша кожа не менялась для того, чтобы соответствовать нашим глазам, зато глаза менялись, чтобы лучше видеть кожу. Спектральные ее свойства колеблются сегодня точно так же, как и десятки миллионов лет назад, когда цветового зрения вообще не было. Возникновение у приматов цветового зрения означало лишь, что они “установили” в глаза и в головной мозг сенсорное оборудование, предназначенное улавливать издревле присущие коже спектральные колебания, вот и все. Изначально кожа не была полноцветным “дисплеем”.

Цветные люди

Каждый второй из тех, кому я излагаю свою гипотезу об эволюционной функции цветового зрения, задает вопрос: “А как быть с теми, чья кожа очень темна? Можно ли увидеть эти цветовые сигналы у них?” Иногда этот вопрос задается в форме академической критики: “В течение какого-то периода кожа у всех людей была очень темной, поэтому если в случае темноокрашенной кожи цветовая сигнализация неэффективна, значит, цветовое зрение не могло возникнуть ради того, чтобы различать оттенки кожи”. В действительности, однако, даже если бы выяснилось, что на очень темной коже цветовые сигналы незаметны, цветовое зрение возникло гораздо раньше, чем люди, а кожа наших обезьяньих предков вполне могла быть светлой. (Цвет кожи приматов, обладающих цветовым зрением, бывает самым разнообразным — вы можете убедиться в этом сами, взглянув на рис. 9.) А раз так, то от цветового зрения могло быть мало проку в тот период, когда наша кожа была темной, но оно могло снова пригодиться, когда люди расселились по земному шару и кожа некоторых из них постепенно посветлела.