นักวิทยาศาสตร์รู้ได้อย่างไรว่า สัตว์ชนิดนั้นตาบอดสี?

Answer 1

นักวิทยาศาสตร์ประเมินจำนวนสีที่สัตว์มองเห็นได้โดยดูจาก ความหลากหลายและความหนาแน่นของ cone ซึ่งเป็นเซลล์ของดวงตาที่ตอบสนองต่อสี คนมี cone 3 ชนิด คือชนิดที่ไวต่อ สีแดง สีเขียว และสีฟ้า (trichromatic vision)
สัตว์เช่นนกมี 4 ชนิด โดยมีชนิดที่ไวต่อรังสี UV เพิ่มขึ้นมา ซึ่งหมายความว่า นอกจากมันจะสามารถเห็นสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรามองไม่เห็นแล้ว ความสามารถในการเห็นสีต่างๆที่ผสมกันก็หลากหลายกว่าเรามากด้วย ยิ่งไปกว่านั้น ความหนาแน่นของ cone ของนกกว่ามากกว่าของคนถึงห้าเท่าค่ะ
สัตว์ในตระกูล กุ้ง manta สัตว์มีกระดองขนาดเล็กที่อาศัยตามแนวปะการังและหินน้ำตื้นเหล่านี้ มีcone ประมาณ 8 ชนิด ในขณะที่ปลาส่วนใหญ่มี 4 ชนิดเท่านั้น
กบ นก จิ้งจก จิ้งแหลน และมนุษย์สามารถมองเห็นสีได้
สุนัขนั้นแต่เดิมเชื่อกันว่า โลกของหมาคือสีขาวดำ ปัจจุบันมีงานวิจัยซึ่งแสดงให้เห็นว่าหมาเห็นสีเหมือนกัน แต่ไม่ได้เห็นเต็มทุกสีเหมือนตามนุษย์
ตาของสุนัขมีความเป็นเลิศในการมองเห็นสีขาวและดำ โดยเฉพาะในเวลาสลัวๆ ตอนพระอาทิตย์ขึ้นและตก เป็นเลิศในการสังเกตเห็นการเคลื่อนไหว เคยมีการทดลองให้เจ้าของหมายืนห่างหมา 100 เมตร โดยยืนนิ่งๆ หมาจะมองไม่เห็น แต่ถ้าเคลื่อนไหวร่างกายเร็วๆ แล้ว ถึงแม้ว่าจะอยู่ไกลเกือบ 1 ไมล์ สุนัขจะเห็นทันที

การมองเห็นสีในสัตว์มีกระดูกสันหลังเริ่มจากเซลล์รูปกรวย (cone cell) ภายในจอตา (retina) ซึ่งเป็นชั้นเซลล์ประสาทที่ถ่ายทอดสัญญาณการมองเห็นไปยังสมอง เซลล์รูปกรวยแต่ละเซลล์จะมีรงควัตถุที่ประกอบไปด้วยโปรตีนชื่อออพซิน (opsin) ที่แตกต่างกันอยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งมีโมเลกุลที่เรียกว่า เรตินอล (retinal) เกาะอยู่ เมื่อรงควัตถุดูดกลืนแสง (หรือพูดให้ถูกต้องขึ้นคือ โฟตอน) พลังงานที่อยู่ในโฟตอนจะทำให้เรตินอลเปลี่ยนรูปร่างไป ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางโครงสร้างหลายอย่างจนทำให้เซลล์รูปกรวยอยู่ในสภาวะถูกกระตุ้น การถูกกระตุ้นนี้ทำให้เซลล์ประสาทจอตาทำงาน ซึ่งเป็นชุดที่ปล่อยกระแสประสาทภายในเส้นประสาทการมองเห็น (optic nerve) เพื่อส่งข้อมูลแสงที่รับมาไปยังสมองยิ่งมีความเข้มแสงมากเท่าไร การดูดกลืนโฟตอนโดยรงควัตถุก็มากขึ้น เซลล์รูปกรวยแต่ละเซลล์ก็ถูกกระตุ้นมากขึ้น และแสงก็จะมีความสว่างมากขึ้นเท่านั้น แต่ข้อมูลที่เซลล์รูปกรวยเซลล์หนึ่งส่งไปมีข้อจำกัดคือ ตัวเซลล์เองไม่สามารถบอกกับสมองว่าความยาวคลื่นใดทำให้เกิดสภาวะถูกกระตุ้น ความยาวคลื่นบางช่วงถูกดูดกลืนได้ดีกว่าความยาวคลื่นบางช่วง และแต่ละรงควัตถุจะมีการดูดกลืนช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน รงควัตถุหนึ่งอาจจะดูดกลืนความยางคลื่นแสงสองช่วงเท่ากัน แม้ว่าโฟตอนที่มันดูดกลืนจะมีพลังงานต่างกัน แต่เซลล์รูปกรวยก็จะไม่สามารถแยกแยะออกได้ เพราะทั้งสองช่วงคลื่นความยาวทำให้เรตินอลเป็นรูปร่างไปและทำให้เกิดสภาวะถูกกระตุ้นเช่นกัน สิ่งที่เซลล์รูปกรวยทำได้คือนับจำนวนโฟตอนที่มันดูดกลืนมา ซึ่งมันไม่สามารถแยกความยาวคลื่นหนึ่งออกจากอีกอันหนึ่งได้ ดังนั้น เซลล์รูปกรวยหนึ่งสามารถถูกกระตุ้นได้จากแสงจ้าที่ดูดกลืนได้ค่อนข้างน้อยกับในแสงทึมๆ ที่มันดูดกลืนได้เรื่อยๆ เพื่อให้สมองมองเห็นสี มันจึงต้องเปรียบเทียบการตอบสนองของเซลล์รูปกรวยแต่ละแบบที่มีรงควัตถุแตกต่างกัน การมีเซลล์รูปกรวยมากกว่า 2 แบบจะช่วยเพิ่มความสามารถในการมองเห็นสีได้ดียิ่งขึ้น

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมมักจะมีรงควัตถุภายในเซลล์รูปกรวยเพียง 2 แบบ รงควัตถุแบบหนึ่งจะมีความไวมากที่สุดในแถบสีม่วงและอีกแบบหนึ่งจะมีความไวในแถบความยาวคลื่นยาว คำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับจำนวนรงควัตถุที่น้อยเช่นนี้คือ ในระหว่างการวิวัฒนาการช่วงแรกของพวกมันในยุคมีโซโซอิก (Mesozoic 245-65 ล้านปีก่อน) สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมมีขนาดเล็ก ชอบหลบซ่อน และออกหากินในตอนกลางคืน เมื่อตาของมันวิวัฒน์เพื่อใช้ในการกลางคืน พวกมันจึงมีเซลล์รูปแท่งที่มีความไวสูงจำนวนมากและลดเซลล์รูปกรวยที่ใช้ในการมองเห็นสีในตอนกลางวันลง จากนั้นพวกมันจึงสูญเสียเซลล์รูปกรวย 2 ใน 4 แบบที่บรรพบุรุษให้ไว้ไป ซึ่งเป็นรงควัตถุที่ยังอยู่ในนกและสัตว์เลื้อยคลานส่วนใหญ่

สาเหตุที่มนุษย์เรามองเห็นสีได้นั้นก็ เพราะ แสงไปกระตุ้นเซลล์ประสาทใน รีติน่า (Retina) ในดวงตาเรา ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ประสาทสองประเภท คือ Cone cell และ Rod cell ซึ่งเจ้า Cone นับหลายล้านเซลล์นี้เองมีความไวต่อแสงแต่ละความยาวคลื่นแตกต่างกันออกไป และเมื่อโคนเซลล์ถูกกระตุ้นด้วยแสงมันจะส่งข้อมูลเหล่านั้นต่อไปให้สมอง ทำให้เราเห็นสีต่างๆ ขึ้นมา

ประเด็นสำคัญคือ Cone มี 3 ประเภท คือ

1.ประเภทที่ไวต่อ ความยาวคลื่นช่วงสั้น ระหว่าง 400 ถึง 500 นาโนเมตร ซึ่งเซลล์จะแปลงสัญญาณทำให้เราเห็นเป็น สีน้ำเงิน
2.ประเภทที่ไวต่อ ความยาวคลื่นช่วงกลาง ระหว่าง 450 ถึง 630 นาโนเมตร ซึ่งเซลล์จะแปลงสัญญาณทำให้เราเห็นเป็น สีเขียว
3.ประเภทที่ไวต่อ ความยาวคลื่นช่วงยาว ระหว่าง 500 ถึง 700 นาโนเมตร ซึ่งเซลล์จะแปลงสัญญาณทำให้เราเห็นเป็น สีแดง หรือ สีส้ม

จริงๆ แล้วจะเห็นได้ว่ามนุษย์มองเห็นแค่สามสี ด้วยเหตุนี้เองสัญญาณจากเซลล์ประสาทจะถูกผสมเหมือนผสมสีทำให้เรามองเห็นได้มากมายหลายหลากสีค่ะ