stringtranslate.com

Монохромность

Монохроматия (от греческого mono , что означает «один» и chromo , что означает «цвет») — это способность организмов воспринимать только интенсивность света без учета спектрального состава . Организмы с монохроматией лишены цветового зрения и могут видеть только оттенки серого от черного до белого. Организмы с монохроматией называются монохроматами. Многие млекопитающие, такие как китообразные , совиная обезьяна и австралийский морской лев , являются монохроматами. У людей монохроматия является одним из нескольких других симптомов тяжелых наследственных или приобретенных заболеваний, включая ахроматопсию или синюю колбочковую монохроматию , которые в совокупности поражают примерно 1 из 30 000 человек.

Люди

Человеческое зрение основано на дуплексной сетчатке , состоящей из двух типов фоторецепторных клеток . Палочки в первую очередь отвечают за скотопическое зрение при слабом свете , а колбочки в первую очередь отвечают за дневное фотопическое зрение . У всех известных позвоночных скотопическое зрение является монохроматическим, поскольку обычно существует только один класс палочек. Однако наличие нескольких классов колбочек, способствующих фотопическому зрению, обеспечивает цветное зрение в дневных условиях.

У большинства людей есть три класса колбочек, каждый с различным классом опсинов . Эти три опсина имеют различную спектральную чувствительность , что является предпосылкой для трихроматии . Изменение любого из этих трех опсинов колбочек может привести к дальтонизму .

  1. Аномальная трихроматия , когда все три колбочки функционируют, но одна или несколько из них имеют измененную спектральную чувствительность.
  2. Дихромазия , когда одна из колбочек не функционирует и один из красно-зеленых или сине-желтых оппонирующих каналов полностью отключен.
  3. Монохромазия колбочек , когда две из колбочек нефункциональны и оба хроматических оппонирующих канала отключены. Зрение сводится к черному, белому и серому.
  4. Монохромазия палочек ( ахроматопсия ), когда все три колбочки нефункциональны и, следовательно, фотопическое зрение (и, следовательно, цветовое зрение) отключено.

Монохроматия фотопического зрения является симптомом как монохроматии колбочек, так и монохроматии палочек, поэтому эти два состояния обычно совместно называются монохроматией. [1] [2]

монохромазия стержня

Монохромазия палочек (RM), также называемая врожденной полной ахроматопсией или полной цветовой слепотой, является редкой и крайне тяжелой формой аутосомно-рецессивно наследуемого заболевания сетчатки, приводящего к серьезному ухудшению зрения. Люди с RM имеют сниженную остроту зрения (обычно около 0,1 или 20/200), полную цветовую слепоту, светоотвращение и нистагм . Нистагм и светоотвращение обычно присутствуют в течение первых месяцев жизни, а распространенность заболевания оценивается в 1 из 30 000 во всем мире. [3] Поскольку у пациентов с RM отсутствует функция колбочек, у них отсутствует фотопическое зрение, они полностью полагаются на свои палочки и скотопическое зрение, [3] , которое обязательно является монохроматическим. Поэтому они не могут видеть никаких цветов, а только оттенки серого.

Монохромазия конуса

Монохромазия колбочек (CM) — это состояние, определяемое проявлением только одного класса колбочек. Монохромат с колбочками может иметь хорошее зрение при нормальном уровне дневного света, но не сможет различать оттенки.

Поскольку у людей обычно присутствуют три класса колбочек, колбочковые монохроматы гипотетически могут получать свое фотопическое зрение от любого из них, что приводит к трем категориям колбочковых монохроматов: [4]

  1. Сине-колбочковая монохромазия (BCM), также известная как S-колбочковая монохромазия, является заболеванием колбочек, сцепленным с Х-хромосомой. [5] Это редкий врожденный синдром стационарной дисфункции колбочек, поражающий менее 1 из 100 000 человек, и характеризуется отсутствием функции L- и M-колбочек. [6] BCM является результатом мутаций в одном гене красного или красно-зеленого гибридного опсина , мутаций как в генах красного, так и зеленого опсина или делеций в соседнем LCR ( регионе контроля локуса ) на X-хромосоме. [3]
  2. Монохромазия зеленых колбочек (GCM), также известная как монохромазия М-колбочек, является состоянием, при котором синие и красные колбочки отсутствуют в центральной ямке . Распространенность этого типа монохромазии оценивается менее чем в 1 на 1 миллион.
  3. Монохромазия красных колбочек (RCM), также известная как монохромазия L-колбочек, — это состояние, при котором синие и зеленые колбочки отсутствуют в фовеа. Как и в случае GCM, распространенность RCM также оценивается менее чем в 1 на 1 миллион.

Конус Монохроматы с нормальной функцией палочек иногда могут демонстрировать слабое цветовое зрение из-за условной дихромазии. В мезопических условиях и палочки, и колбочки активны, и противостоящие взаимодействия между колбочками и палочками могут позволить себе слабое цветовое зрение. [7]

По словам Джея Нейтца , исследователя цветового зрения в Университете Вашингтона , каждая из трех стандартных цветовых колбочек сетчатки трихроматов может распознавать около 100 градаций цвета. Мозг может обрабатывать комбинации этих трех значений так, что средний человек может различать около миллиона цветов. [8] Следовательно, монохромат сможет различать около 100 цветов. [9]

Млекопитающие

До 1960-х годов считалось, что большинство млекопитающих , за исключением приматов, являются монохроматами. Однако за последние полвека, [ когда? ] внимание к поведенческому и генетическому тестированию млекопитающих накопило обширные доказательства по крайней мере дихроматического цветового зрения у ряда отрядов млекопитающих . В настоящее время млекопитающих обычно считают дихроматами (обладающими S- и L-колбочками), а монохроматы рассматриваются как исключения.

Два отряда млекопитающих, включающие морских млекопитающих, обладают монохроматическим зрением:

В отличие от трихроматии, демонстрируемой большинством приматов , совиные обезьяны (род Aotus ) также являются монохроматами [ требуется ссылка ] . Несколько членов семейства Procyonidae ( енот -полоскун , енот-крабоед и кинкажу ) и несколько грызунов были продемонстрированы как колбочковые монохроматы, утратившие функциональность S-колбочки (сохранив L-колбочку). [10]

Свет, доступный в среде обитания животного, является существенным фактором, определяющим цветовое зрение млекопитающих. Морские , ночные или роющие млекопитающие, которые получают меньше света, испытывают меньше эволюционного давления , чтобы сохранить дихроматию, поэтому часто развивают монохроматию. [ необходима цитата ]

Недавнее исследование с использованием ПЦР-анализа генов OPN1SW , OPN1LW и PDE6C определило, что все млекопитающие в когорте Xenarthra (представляющей ленивцев, муравьедов и броненосцев) развили палочковую монохроматию через стволового предка. [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Альперн М. (сентябрь 1974 г.). «Что ограничивает в мире без цвета?» (PDF) . Invest Ophthalmol . 13 (9): 648–74. PMID  4605446.
  2. ^ Hansen E (апрель 1979 г.). «Типичная и атипичная монохроматичность, изученная с помощью специфической количественной периметрии». Acta Ophthalmol (Копен) . 57 (2): 211–24. doi :10.1111/j.1755-3768.1979.tb00485.x. PMID  313135. S2CID  40750790.
  3. ^ abc Эксанд Л., Коль С., Виссинджер Б. (июнь 2002 г.). «Клинические особенности ахроматопсии у шведских пациентов с определенными генотипами». Офтальмологический Генет . 23 (2): 109–20. дои : 10.1076/opge.23.2.109.2210. PMID  12187429. S2CID  25718360.
  4. ^ Nathans, J; Thomas, D; Hogness, DS (1986). «Молекулярная генетика цветового зрения человека: гены, кодирующие синий, зеленый и красный пигменты». Science . 232 (4747): 193–202. Bibcode :1986Sci...232..193N. CiteSeerX 10.1.1.461.5915 . doi :10.1126/science.2937147. PMID  2937147. 
  5. ^ Weleber RG (июнь 2002 г.). «Детская и младенческая ретинальная слепота: молекулярная перспектива (Лекция Франческетти)». Ophthalmic Genet . 23 (2): 71–97. doi :10.1076/opge.23.2.71.2214. PMID  12187427. S2CID  30741530.
  6. ^ Михаэлидес М., Джонсон С., Симунович М.П., ​​Брэдшоу К., Холдер Г., Моллон Дж.Д., Мур А.Т., Хант Д.М. (январь 2005 г.). «Монохроматизм синих колбочек: оценка фенотипа и генотипа с доказательствами прогрессирующей потери функции колбочек у пожилых людей». Eye (Лондон) . 19 (1): 2–10. doi : 10.1038/sj.eye.6701391 . PMID  15094734.
  7. ^ Рейтнер, А.; Шарп, Л.Т.; Зреннер, Э. (1991). «Возможно ли цветное зрение только с палочками и колбочками, чувствительными к синему цвету?». Nature . 352 (6338): 798–800. Bibcode :1991Natur.352..798R. doi :10.1038/352798a0. PMID  1881435. S2CID  4328439.
  8. ↑ Марк Рот (13 сентября 2006 г.). «Некоторые женщины-тетрахроматы могут видеть 100 000 000 цветов благодаря своим генам». Pittsburgh Post-Gazette.
  9. ^ Neitz J, Carroll J, Neitz M (2001). «Цветное зрение: почти достаточная причина для наличия глаз». Optics and Photonics News . 12 (1): 26. Bibcode : 2001OptPN..12...26N. doi : 10.1364/OPN.12.1.000026. ISSN  1047-6938.
  10. ^ Пайхль, Лео; Берманн, Гюнтер; Крогер, Рональд ХХ (апрель 2001 г.). «Для китов и тюленей океан не синий: потеря зрительного пигмента у морских млекопитающих». European Journal of Neuroscience . 13 (8): 1520–1528. CiteSeerX 10.1.1.486.616 . doi :10.1046/j.0953-816x.2001.01533.x. PMID  11328346. S2CID  16062564. 
  11. ^ Эмерлинг, Кристофер А.; Спрингер, Марк С. (2015-02-07). «Геномные доказательства монохроматичности палочек у ленивцев и броненосцев предполагают раннюю подземную историю Xenarthra». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 282 (1800): 20142192. doi :10.1098/rspb.2014.2192. ISSN  0962-8452. PMC 4298209. PMID 25540280  . 

Внешние ссылки