Mis värvi on nägemine

8. Jun 2007

Tekkis küsimus: väidetakse, et inimsilma tundlikkuse maksimum on rohelise valguse juures. Kui erinev on see liigiti ning kas on seletusi, miks on sedasi välja kujunenud?
Kaido Viht

Ajakirja Scientific American 2006. aasta juulinumbris oli huvitav artikkel linnu nägemisest. Kirjutasin sellest ka Eesti Päevalehte. Uba selles, et inimese ja primaatide silmas on kolme tüüpi rakke, mis on maksimaalselt tundlikud lainepikkustel 560, 530 ja 424 nanomeetrit. Sinises, rohelises ja oranžis.
Lindudel aga nelja tüüpi, mis tundlikud 370, 445, 508 ja 565 nanomeetri juures. Varased imetajad olid kaks koonusepigmenti kaotanud, primaadid said ühe juurde. Nii et lind näeb ka ultravioletti. Lisan siia selle artikli lühivariandi, seal on ka arvamusi, miks nägemine on nõnda välja kujunenud.
LINDUDE MAAILM ON INIMESE OMAST MITMEVÄRVILISEM
Ultravioletse nägemise uurimine algas putukate uurimisest, kui Charles Darwini naaber ja sõber sir John Lubbock 1880. aastate alul avastas, et isegi ultravioletses valguses suudavad sipelgad oma nukke leida ja inimese jaoks nähtava valguse kätte tassida. 1990. aastate keskel tõestas Austraalia uurija Karl von Frisch, et mesilased ja sipelgad kasutavad taevavalguses sisalduvat ultravioletset kiirgust oma taevakompassi osana. Hakati kahtlustama, et kuna putukad kasutavad UV-kiirgust, siis on see nende jaoks salakanal, mida linnud ei näe.
Nii see ometi ei ole. Vastupidi. Viimase 35 aastaga on selgunud, et lindudel, sisalikel, kilpkonnadel ja paljudel kaladel on võrkkestas UV-retseptorid. Värvinägemine algab võrkkesta kolvikestest. Need närvirakud edastavad visuaalseid signaale ajju. Igas kolvikeses on pigment, opsiini nimeline valk, mis on seotud väikese retinaali nimelise molekuliga, mis on A-vitamiini lähisugulane. Kui pigment neelab valgust, põhjustab lisaenergia retinaali kuju muutuse, millele järgnev molekulaarsete sündmuste ahel viib koonusraku ergastumisele. See omakorda aktiveerib võrkkesta neuroneid, mis saadavad impulsid optilisele närvile, miskaudu info ajuni jõuab.

MIDA INTENSIIVSEM ON VALGUS, seda enam footoneid nägemispigmendid neelavad ja seda suurem saab olema iga koonuse ergastus ning seda eredam tundub olevat valgus. Kuid üksainus kolvike ei tee muud, kui saadab vaid edasi oma ergastuse. See ei anna ajule teada, mis värvi valgus ergastas. Mõnede lainepikkustega footonid neelduvad paremini kui teised. Pigmendi jaoks ei ole vahet, kas seda ergastab nõrgem, kuid paremini neelduv valgus või tugevam, ent halvemini neelduv valgus. Kolvike vaid loendab neeldunud footoneid ega erista üht lainepikkust teisest.
Et aju näeks värvust, peab see võrdlema eri pigmente sisaldavate, kahe või enama liigi kolvikeste reaktsioone valgusele.
Värvinägemise uurimise aluseks on opsiinid. Võrreldes eri liikide opsiinide tootmist juhtivate geenide DNA järjestust, saab jõuda evolutsioonipuude juurde. Need osutavad, et opsiinid on iidsed valgud, mis esinesid juba enne praegu elavate loomarühmade lahknemist. Selgroogsete kolvikesepigmentide puhul eristatakse nelja otseliini. Tinglikult nimetatakse neid pikalaineliseks, kesklaineliseks, lühilaineliseks ja ultravioletseks.
Kõigil selgroogsete põhirühmadel on võrkkestas kolvikeste kõrval ka kepikesed. Need sisaldavad pigment rodopsiini, mis on kõige tundlikum nähtava valguse spektri keskosa suhtes. Rodopsiin arenes opsiinist sadu miljoneid aastaid tagasi. Lindudel on neli spektraalselt erinevat kolvikesepigmenti. Üks on eriti tundlik ultravioleti suhtes, teised pikematel lainepikkustel. Kuid imetajatel on vaid kaks eri kolvikesepigmenti, üks neist on tundlikum violetses, teine pikematel lainepikkustel.
Kuidas seda seletada? Oma arengu alul, 245 kuni 65 miljoni aasta eest, olid imetajad tähtsusetud, tillukesed ööloomad, kes ei julgenud päeval ninagi välja pista. Pikapeale kohanesid nende silmad pimedusega ning pimedas pole värvusel just liiga suurt tähtsust. Pimedas on kõik kassid hallid. Kui nad pole just mustad. Nõnda kaotasidki meie eellased imetajad kaht liiki pigmendid. Linnud ja roomajad aga, kes tegutsesid päise päeva ajal, ei tahtnud neist ometi lahti saada.

KUI DINOSAURUSED 65 MILJONI AASTA EEST maamunalt kadusid, saabusid imetajate leeri pidupäevad. Nad hakkasid lahknema, ja üks rühm valis päevase eluviisi, ronis puudele ning hakkas neilt vilju otsima. Nende seas olid ka meie esivanemad. Kuid puude viljad on punased rohelise taustal. Oma kaht liiki pigmentidega aga meie esivanemad neid kaht värvust eristada ei suutnud – nad olid värvipimedad ning poleks saanud kätte isegi juhilubasid. Nõnda siis astus mängu looduslik valik, Kes ikka vilja roheliselt puult ei eristanud, see suri nälga. Teised aga, ühe õnneliku mutatsiooni läbi, said endale kolmandat liiki kolvikesed võrkkesta. See juhtus alates ajast 40 miljoni aasta eest. Tänu sellele juhusele on meil nüüd vähemasti põhimõtteliselt võimalus saada juhilubasid.
Lisaks kolvikesepigmendile on linnu ja roomaja omas veel õlitilgake. See sisaldab karotenoide, mis lasevad läbi vaid kitsaribalist valgust, toimides nagu filtrid – või omamoodi päikeseprillid. See suurendab linnu silma võimet eristada eri värvusi.
Kuidas ta aga oma eripärast võimet kasutab? Näiteks endale paarilise leidmiseks. Mõnede linnuliikide puhul tunduvad inimese silmale isane ja emane üsna ühtemoodi olevat. Linnu jaoks pole see aga kaugeltki nõnda, sest eri sugu lindude sulestikud peegeldavad ultravioletti erinevalt. Ja UV-valgus annab linnule täpsemat infot võimaliku paarilise tervise kohta. Ka marjade ja viljadega on lindudel UV-valguse vahendusel oma koostöö – paljude viljade pind peegeldab hästi ultravioletti. Ning mõned vaesed närilised jätavad rohule jälgi oma ainevahetusest, mis läigivad ultravioletselt ja näitavad lindudele kätte koha, kust saaki leida.
Tiit Kändler

Kommenteeri

Telli Teadus.ee uudiskiri