Дерек Мюллер демонстрирует желтый мяч, но утверждает: человеческий мозг видит этот цвет только благодаря смешению сигналов от красных и зеленых колбочек . Экраны смартфонов имитируют реальность, используя лишь три типа субпикселей, что доказывает — цвет рождается в сознании, а не только в физических свойствах объекта . Исследователи из Университета Цинциннати и других научных центров изучают пауков-скакунов, чтобы понять механизмы возникновения сложного зрения у животных .
🔭 Анатомия «живых телескопов» 3:59
Пауки-скакуны обладают восемью глазами, которые разделяют функции между собой . Передние медиальные глаза, называемые главными, устроены по принципу телескопа Галилея . Свет проходит через крупную внешнюю линзу и попадает во вторую линзу в глубине длинной трубки, заполненной жидкостью . Эта система увеличивает изображение и позволяет пауку видеть детали лучше, чем кошкам или голубям .
Вторичные глаза обеспечивают обзор на 360 градусов, реагируя в основном на движение в черно-белом спектре . Заметив объект, паук поворачивается и «сканирует» его главными глазами, добавляя к картинке цвет и мелкие детали . Большинство видов являются дихроматами и различают только ультрафиолетовый, синий и зеленый цвета .
🧬 Многократное изобретение цвета 7:53
Уэйн Мэддисон изучает эволюционное дерево пауков-скакунов, насчитывающее около 6000 известных видов . Его работа показывает, что расширенное цветовое зрение возникало в этой группе животных неоднократно и независимо . Если у приматов трихроматическое зрение появилось один раз у общего предка, то пауки «изобретали» его снова и снова .
Исследователи изучили 45 видов и обнаружили как минимум 12 случаев независимой эволюции цветового восприятия . Причины таких изменений могут быть разными:
- Поиск пищи и охота на ярко окрашенную добычу .
- Распознавание токсичных насекомых, предупреждающих об опасности окраской .
- Выбор партнеров по брачным играм .
🔴 Два способа видеть красный 17:36
Меган Портер выяснила, что разные виды пауков-скакунов используют разные генетические и физические механизмы для восприятия красного цвета. Часть видов пошла по пути дупликации генов опсинов — белков, чувствительных к свету . Копия гена зеленого пигмента со временем мутировала, сместив чувствительность в сторону длинных волн .
Другие виды используют метод внутренних фильтров . Они помещают красный фильтр перед частью своих «зеленых» колбочек. Фильтр отсекает зеленый свет, заставляя клетки реагировать только на красный спектр . Это позволяет получать три типа цветовых сигналов, имея в распоряжении только два типа рецепторов.
🍽 Эксперимент с горькими термитами 18:56
Лиза Тейлор проводит поведенческие тесты, чтобы доказать эволюционную выгоду цветового зрения . В ходе обучения пауков вида Habronattus pyrrithrix кормили термитами двух видов:
- Термиты с красной меткой, обработанные Битрексом — самым горьким веществом в мире .
- Обычные вкусные термиты с серой меткой на спине .
Данные показывают, что пауки с цветовым зрением быстро учатся избегать красной добычи . В контрольной группе, где все термиты были серыми, пауки чаще ошибались и пробовали горькую еду. Пауки, имеющие доступ к цветовым подсказкам, быстрее набирали вес и раньше откладывали яйца .
🎭 Оптические иллюзии и выживание 22:43
Нейтан Морхаус обнаружил парадокс у пауков рода Mexigonus из Центральной Америки . Самцы этого рода имеют ярко-красные элементы окраса, которые они демонстрируют во время брачных танцев . Однако измерения показали, что самки этого же вида не обладают рецепторами для восприятия красного цвета .
Секрет кроется в строении сетчатки, состоящей из четырех слоев . Из-за хроматической аберрации линзы преломляют свет разной длины волны под разными углами . У большинства пауков два нижних слоя сетчатки настроены на зеленый свет . Разница в фокусе между этими слоями позволяет паукам определять расстояние до объекта .
Красный цвет создает для таких пауков иллюзию глубины:
- Объекты красного цвета кажутся пауку ближе, чем они есть на самом деле .
- Иллюзия помогает самцу выжить, если агрессивная самка решит атаковать его во время ухаживания .
- Красная окраска жертвы может сбить паука с толку, заставив его промахнуться при прыжке .
☢️ Исследование на ускорителе частиц 28:27
Для изучения механики зрения в динамике ученые использовали Advanced Photon Source — ускоритель частиц . Эмма Александр и коллеги получили рентгеновское видео высокого разрешения, заглянув внутрь живого паука. Выяснилось, что глазные трубки паука активно двигаются, меняя угол обзора и фокус .
Сетчатка может перемещаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также скручиваться, меняя ориентацию поля зрения . Эти движения охватывают диапазон от 50 до 60 градусов . Каждое движение трубки меняет восприятие глубины и цвета в реальном времени.
Нейтан Морхаус считает, что цвет — это не статичное свойство мира, а результат «эволюционного танца» между тем, что может быть воспринято, и тем, кто воспринимает .
