วิวัฒนาการของการเห็นสี

การเห็นสี (อังกฤษ: Color vision) หรือการเห็นเป็นสี เป็นการปรับตัวเพื่อรับรู้สิ่งเร้าทางตา เพื่อให้สามารถแยกแยะแสงโดยขึ้นกับองค์ประกอบทางความยาวคลื่นของมัน การเห็นสีจำเป็นต้องมีโปรตีนอ็อปซิน (opsin) ต่างหาก ๆ ที่ดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นแสงต่าง ๆ กัน โดยสัตว์ในแต่ละกลุ่ม ๆ จะมีอ็อปซินต่างหาก ๆ จำนวนไม่เท่ากัน เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยมากรวมทั้งสุนัขจะเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 2 ชนิด (dichromacy) แต่ไพรเมตจำนวนหนึ่งรวมทั้งมนุษย์ ก็สามารถเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 3 ชนิด (trichromacy) จึงทำให้สัตว์กลุ่มต่าง ๆ มองเห็นเป็นสีได้ดีไม่เท่ากัน

สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง

 

การตอบสนองแบบบรรทัดฐานต่อแสงในสเปกตรัมต่าง ๆ ของเซลล์รูปกรวย 3 ชนิดที่จอตามนุษย์

การเห็นเป็นสีจำเป็นต้องมีโปรตีนอ็อปซิน (opsin) ต่างหาก ๆ ที่มีจุดยอดในการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นแสงไม่เท่ากัน สัตว์ขาปล้องบรรพบุรุษของเชลิเซอราตาและเคลด pancrustacea ได้มีอย่างน้อย 3 ชนิด สัตว์ในกลุ่มทั้งสองนี้ปัจจุบันก็เห็นภาพเป็นสีด้วย

สัตว์มีกระดูกสันหลัง

นักวิจัยผู้ศึกษายีนอ็อปซินที่เป็นเหตุต่อสารรงควัตถุที่ทำให้เห็นสี รู้มานานแล้วว่านก สัตว์เลื้อยคลาน และปลาใน Infraclass "Teleostei" มีอ็อปซิน 4 ชนิด ซึ่งแสดงว่า บรรพบุรุษร่วมกันของสัตว์ 4 เท้า (tetrapods) และสัตว์มีถุงน้ำคร่ำ (amniote) เมื่อประมาณ 360 ล้านปีก่อนสามารถเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 4 ชนิด (Tetrachromacy) ซึ่งก็คือการเห็นมิติ 4 มิติของสี (หรือ 3 ถ้าไม่นับความส่องสว่าง)

 

การเห็นเป็นปกติของมนุษย์

 

การเห็นเมื่อไม่เห็นสีแดง (เช่นในมนุษย์ที่ตาบอดสีแดง)

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

ปัจจุบัน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยมากรวมทั้งสุนัขจะเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 2 ชนิด (dichromacy) คล้ายกับมนุษย์ที่ตาบอดสีแดง ดังนั้น สัตว์เหล่านี้จะเห็นสีม่วง สีน้ำเงิน สีเขียว และสีเหลือง แต่จะไม่เห็นสีในระยะอัลตราไวโอเลตหรือสีแดงเข้ม ซึ่งอาจมีเหตุมาจากวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยเป็นสัตว์เล็ก ๆ หากินกลางคืน และขุดรูอยู่

ในช่วงเหตุการณ์การสูญพันธุ์ในยุคครีเทเชียส-พาลิโอจีนเมื่อ 66 ล้านปีก่อน การขุดรูอยู่น่าจะช่วยสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมให้รอดจากการสูญพันธุ์ แม้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในเวลานั้นจะเริ่มเกิดสปีชีส์ต่าง ๆ บ้างแล้ว แต่ก็ยังตัวเล็กขนาดพอ ๆ กับหนูผี ขนาดเล็กเช่นนี้ก็จะช่วยให้สามารถหาที่อยู่ซึ่งปลอดภัยได้

โมโนทรีมและสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้อง

มีสมมติฐานว่า โมโนทรีม สัตว์มีกระเป๋าหน้าท้อง และยูเธอเรีย ในยุคต้น ๆ เป็นสัตว์บกที่ใช้เวลาในน้ำมาก (semiaquatic) หรือขุดรูอยู่ เพราะมีสายพันธุ์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต่าง ๆ ที่มีลักษณะเช่นนี้ในปัจจุบัน และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ขุดรูอยู่หรือใช้เวลาในน้ำมาก ก็จะปลอดภัยมากกว่าจากสิ่งแวดล้อมที่แย่ลงในช่วงการเปลี่ยนยุคครีเทเชียส-พาลิโอจีน แต่สัตว์หลายสปีชีส์จากพวกนี้เห็นเป็นสีไดเไม่ดีเท่ากับสัตว์มีกระดูกสันหลังที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมทั้งสัตว์เลื้อยคลาน นก และสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก

ไพรเมต

ข้อมูลเพิ่มเติม: วิวัฒนาการของการเห็นเป็นสีในไพรเมต

ตั้งแต่ต้นยุคพาลีโอจีน สปีชีส์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้เพิ่มจำนวนมากขึ้น ผ่านการแผ่ขยายของการปรับตัวโดยเปลี่ยนจากสัตว์ขุดรูอยู่มาอยู่ในที่เปิด แต่สปีชีส์โดยมากก็ยังเห็นเป็นสีค่อนข้างไม่ค่อยดี ยกเว้นสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้องบางชนิด (ซึ่งอาจได้ดำรงการเห็นเป็นสีดั้งเดิมไว้) และไพรเมตบางชนิดรวมทั้งมนุษย์ ไพรเมตเป็นอันดับสัตว์กลุ่มหนึ่งที่เกิดขึ้นราว ๆ ต้นยุคพาลีโอจีน

หลังจากช่วงนั้น ไพรเมตได้วิวัฒนาการเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 3 ชนิดขึ้นผ่านการเพิ่มขึ้นของยีน (gene duplication) เพราะอยู่ภายใต้แรงกดดันการคัดเลือกสูงเพื่อพัฒนาให้เห็นเป็นสีได้ดีกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมปกติอื่น ๆ สมรรถภาพการเห็นสีแดง และสีสันเป็นส้ม ๆ ช่วยให้ไพรเมตซึ่งเป็นสัตว์อาศัยอยู่ในต้นไม้ สามารถแยกสีเหล่านี้จากสีเขียว ซึ่งสำคัญเป็นพิเศษเพื่อเห็นผลไม้สีแดงและส้ม พร้อมทั้งใบไม้ที่มีคุณค่าทางอาหารสูง ซึ่งคลอโรฟิลล์ยังไม่ได้ปกปิดแคโรทีนอยด์สีแดงและสีส้ม

ส่วนอีกทฤษฎีหนึ่งเสนอว่า การเห็นสีของผิวหนังที่ทำให้รู้อารมณ์ของสัตว์อื่น อาจเป็นปัจจัยให้พัฒนาเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 3 ชนิด สีแดงยังมีผลอื่น ๆ ต่อพฤติกรรมของไพรเมตและมนุษย์

ในปัจจุบัน ลิงโลกเก่าและเอปรวมทั้งมนุษย์ ปกติจะเห็นเป็นสีด้วยเซลล์ 3 ชนิด คือทั้งตัวผู้ตัวเมียจะมีอ็อปซิน 3 ชนิด ซึ่งไวแสงคลื่นความถี่สั้น กลาง และยาว เทียบกับลิงโลกใหม่ส่วนน้อยที่เห็นเป็นสีเช่นนี้ (คือปกติจะเห็นโลกด้วยเซลล์รูปกรวย 2 ชนิด)

ดูเพิ่ม

• วิวัฒนาการของการเห็นเป็นสีในไพรเมต
• วิวัฒนาการของตา

เชิงอรรถและอ้างอิง

1. "vision, chromatic; chromatopsia; vision, color/colour", ศัพท์บัญญัติอังกฤษ-ไทย, ไทย-อังกฤษ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน (คอมพิวเตอร์) รุ่น ๑.๑ ฉบับ ๒๕๔๕, (แพทยศาสตร์) การเห็นสี
2. Koyanagi, M.; Nagata, T.; Katoh, K.; Yamashita, S.; Tokunaga, F. (2008). "Molecular Evolution of Arthropod Color Vision Deduced from Multiple Opsin Genes of Jumping Spiders". Journal of Molecular Evolution. 66 (2): 130–137. doi:10.1007/s00239-008-9065-9. PMID 18217181.
3. Yokoyama, S; Radlwimmer, BF (2001). "The molecular genetics and evolution of red and green color vision in vertebrates". Genetics Society of America. 158: 1697–1710.CS1 maint: uses authors parameter (link)
4. Bowmaker, J. K. (1998). "Evolution of colour vision in vertebrates". Eye. 12 (3b): 541–547. doi:10.1038/eye.1998.143. PMID 9775215.
5. (PDF). คลังข้อมูลเก่า เก็บจาก แหล่งเดิม (PDF) เมื่อ 2015-08-07. สืบค้นเมื่อ 2015-06-29. Unknown parameter |deadurl= ignored (help)
6. Dulai, K. S.; von Dornum, M.; Mollon, J. D.; Hunt, D. M. (1999). "The evolution of trichromatic color vision by opsin gene duplication in New World and Old World primates". Genome Research. 9 (7): 629–638. doi:10.1101/gr.9.7.629. PMID 10413401.
7. Caroll, J; Murphy, CJ; Neitz, M; Ver Hoeve, JN; Neitz, J (2001). "Photopigment basis for dichromatic color vision in the horse". Journal of Vision. 1 (2): 80–87. doi:10.1167/1.2.2.CS1 maint: uses authors parameter (link)
8. Robertson, DS; McKenna, MC; Toon, OB; Hope, S; Lillegraven, JA (2004). "Survival in the first hours of the Cenozoic" (PDF). GSA Bulletin. 116 (5–6): 760–768. doi:10.1130/B25402.1. สืบค้นเมื่อ 2016-01-06.CS1 maint: uses authors parameter (link)
9. Diana Widermann, Robert A. Barton, and Russel A. Hill. Evolutionary perspectives on sport and competition. In Roberts, S. C. (2011). Roberts, S. Craig (บ.ก.). "Applied Evolutionary Psychology". Oxford University Press. doi:10.1093/acprof:oso/9780199586073.001.0001. ISBN 9780199586073. Cite journal requires |journal= (help)
10. Surridge, AK; Osorio, D (2003). "Evolution and selection of trichromatic vision in primates". Trends in Ecol. and Evol. 18: 198–205.CS1 maint: uses authors parameter (link)

แหล่งอ้างอิงอื่น ๆ

• Tanaka, Gengo; Parker, Andrew R; Hasegawa, Yoshikazu; Siveter, David J; Yamamoto, Ryoichi; Miyashita, Kiyoshi; Takahashi, Yuichi; Ito, Shosuke; Wakamatsu, Kazumasa; Mukuda, Takao; Matsuura, Marie; Tomikawa, Ko; Furutani, Masumi; Suzuki, Kayo; Maeda, Haruyoshi (2014-12-023). "Mineralized rods and cones suggest colour vision in a 300 Myr-old fossil fish". Nature Communications. 5: 5920. doi:10.1038/ncomms6920. PMID 25536302. Check date values in: |date= (help)CS1 maint: uses authors parameter (link)