De biologie van de kleurenvisie

Heb je je ooit wel eens afgevraagd of de wereld zoals jij die ziet, er hetzelfde uit zou zien als je door de ogen van een ander zou kijken? Of het rood van een appel nog wel hetzelfde rood zou zijn? Het is al lang bekend dat er mensen zijn die minder kleuren kunnen zien dan normaal, de zogenoemde "kleurenblindheid". Uit recent onderzoek is echter gebleken dat er ook mensen zijn die méér kleuren kunnen zien dan anderen. De wereld is veel kleurrijker dan het lijkt...

Kleurenvisie en kleurenblindheid

Het zien van kleuren wordt tot stand gebracht door de kegeltjes in de retina van het oog. Er zijn drie soorten kegeltjes, die een verschillende gevoeligheid hebben voor golflengtes van licht: korte golven (S), middellange golven (M) en lange golven (L). De golflengte van licht is bepalend voor de kleur. Rood heeft bijvoorbeeld een lange golflengte en wordt vooral door de L-kegeltjes waargenomen. De drie soorten kegeltjes vertonen verschillende intensiteiten van activiteit bij de diverse kleuren licht, als gevolg van hun gevoeligheid voor bepaalde golflengten. Op deze manier ontstaan allerlei combinaties van signalen, die als het ware een kleurcode vormen. Hierdoor zijn we in staat om honderden kleuren te onderscheiden.

Zo’n 6 procent van de mannen is kleurenblind. Dit is het gevolg van een afwijking in één van de drie soorten kegeltjes. In de meeste gevallen van kleurenblindheid is het M fotopigment vervangen door een pigment dat meer lijkt op het L-type. Met andere woorden, deze personen hebben geen kegeltjes meer die gevoelig zijn voor de middellange golven. Hun onderscheidingsvermogen van kleuren is daardoor verminderd. Dit is de reden waarom mensen met kleurenblindheid het verschil tussen rood en groen niet kunnen zien. Dit type kleurenblindheid wordt deuteranomalie genoemd. In de overige gevallen van kleurenblindheid is het omgekeerde het geval: in plaats van het L fotopigment beschikken zij over een afwijkend type dat dichter bij het M-type ligt. We spreken dan van protanomalie. Opnieuw heeft dit als gevolg dat de kleuren rood en groen niet van elkaar onderscheiden kunnen worden.

Kleurenblindheid voor mannen, maar verbeterde visie voor vrouwen?

De genen voor de fotopigmenten bevinden zich op het X-chromosoom. Dit verklaart waarom kleurenblindheid vooral bij mannen voorkomt. Doordat vrouwen twee X-chromosomen hebben, hebben zij van ieder fotopigment twee kopieën. Daardoor kan een defect in het ene fotopigment worden gecompenseerd door de andere, normale variant. Alleen als een vrouw van beide ouders een afwijkend fotopigment heeft geërfd, ontstaat kleurenblindheid. Dit is dan ook zeer zeldzaam. Bij mannen, die slechts één X-chromosoom hebben, is het erven van een afwijkend fotopigment via de moeder afdoende om te resulteren in kleurenblindheid.

De moeder van een kleurenblind persoon wordt ook wel “drager” genoemd, aangezien zij een afwijkend gen in haar DNA bevat zonder zelf een verminderde kleurenvisie te hebben. In theorie kan zij zelfs een betere kleurenvisie hebben. Zij heeft namelijk vier verschillende soorten kegeltjes, in plaats van drie (tetrachromatisch in plaats van trichromatisch). Voor de moeder van een individu met deuteranomalie geldt het volgende. Op het ene X-chromosoom bevinden zich de normale S, M en L, terwijl het andere X-chromosoom een S, L en een afwijkende M bevat. Haar kegeltjes zijn dus van de types S, M, L en L’ (de laatste geeft aan dat het absorptiespectrum van het afwijkende fotopigment dicht bij dat van het L-type ligt). Het bezitten van het L’ fotopigment betekent dat er kegeltjes zijn die extra gevoelig zijn voor golflengtes tussen het M en het L gebied. Hierdoor zou, in theorie, het onderscheidingsvermogen groter moeten zijn. Met andere woorden, de draagster van het L’ gen zou meer kleuren kunnen waarnemen.

Deze hypothese is recentelijk in een wetenschappelijk onderzoek getest. Jordan en collega’s (2010) onderzochten het vermogen om kleuren te onderscheiden bij 24 draagsters van het L’ gen. Bij 23 van de proefpersonen werd niets bijzonders waargenomen, hun prestaties waren gelijk aan die van controlepersonen. Echter, één proefpersoon toonde een superieur onderscheidingsvermogen in alle testen, een patroon dat onmogelijk is bij iemand met trichromatische visie. Zij had dus “ware” tetrachromatische visie. Waarom werd een soortgelijk patroon niet bij de 23 andere L’ draagsters gezien? De auteurs van het onderzoek suggereren dat het hebben van een dergelijk gen niet automatisch inhoudt dat het ook functionele gevolgen heeft. Op de eerste plaats moet het spectrum van het L’-type genoeg afwijken van dat van het normale L-type. Ook moeten er voldoende kegeltjes zijn die het afwijkende fotopigment tot expressie brengen. Het lijkt er dus op dat functionele tetrachromatische visie zeer zeldzaam is.

Hoewel tetrachromatische visie een ongewoon fenomeen is bij de mens, zijn er in de dierenwereld diverse tetrachromatische soorten te ontdekken. Tropische vissen en vogels kunnen wel vier of vijf soorten fotopigment bevatten. Echter veel dieren, zoals honden, muizen en de meeste aapsoorten, hebben slechts twee soorten fotopigment (ofwel dichromatische visie). Voor hen oogt de omgeving dus aanzienlijk minder kleurrijk dan voor mensen. Hoe ziet de wereld er dan uit voor iemand met tetrachromatische visie? Dat is voor personen met trichromatische visie helaas niet voor te stellen. Er zijn kleuren die wij niet kunnen waarnemen, dus ook niet indenken. Voor de mensen met tetrachromatische visie heeft het leven létterlijk meer kleur!