Красный, зеленый и синий – первые цвета, которые ребенок учится различать, поскольку кроме палочек, светочувствительных клеток, позволяющих видеть при тусклом свете, сетчатка глаза человека укомплектована тремя типами других светочувствительных клеток – колбочек. Миллионы этих колбочек собраны в желтом пятне^[11] в центре сетчатки.

«Синие» колбочки содержат такую разновидность опсина (светочувствительного белка), которая охотнее всего поглощает свет в синей и фиолетовой, коротковолновой части спектра видимого света. Опсин в «зеленых» колбочках активнее всего реагирует на зеленый свет со средней длиной волны, а опсин в «красных» колбочках наиболее чувствителен к свету из светло-зеленой/желтой/оранжевой части спектра, хотя эти клетки также воспринимают свет с гораздо большей длиной волны.

Считается, что белок опсин, чувствительный к синему свету, изначально играл роль детектора ультрафиолетового излучения, сменив свою функцию, видимо, лишь на ранних этапах эволюции млекопитающих, да и то не до конца. Хотя мы обычно не в состоянии видеть ультрафиолет, наш синий опсин все еще к нему чувствителен^{15}. Роговица и хрусталик поглощают ультрафиолетовое излучение до того, как оно достигает сетчатки, однако люди, которым удалили хрусталик из-за катаракты, иногда отмечают, что видят на одноцветных цветках узоры, а на предметах, которые раньше казались чисто черными, замечают фиолетовый отлив. Есть даже подозрение, что именно по этой причине в поздних картинах Клода Моне, которому в возрасте 82 лет удалили катаракту в левом глазу, так много фиолетового и синего.

До какого-то момента (примерно между 30 и 45 млн лет назад) у наших предков были только красные и синие опсины. Затем ген, кодирующий красный опсин, дуплицировался, и мутации сделали его новую копию чувствительной к волнам зеленой части спектра. Что направляло этот процесс? Некоторые исследователи считают, что эти изменения помогали разглядеть красные плоды на фоне зеленых листьев. Но, что бы ни было их причиной, последствия этих изменений проявились незамедлительно. Число цветов, которые были способны различить наши предки, резко выросло – с 10 000 до примерно 1 млн. Благодаря комбинациям сигналов, поступающих от всех трех типов колбочек, мы можем видеть невероятно разнообразные оттенки: от самого светлого цвета слоновой кости до пурпурного и угольно-черного^{16}.

Поскольку у нас в сетчатке глаза имеется три типа колбочек, мы, люди, являемся трихроматами. Точнее, большинство из нас. Однако нарушения цветового зрения, вызванные поломками в генах опсинов, весьма распространены^{17}. Хотя полная цветовая слепота встречается редко, красно-зеленая недостаточность – частичная цветовая слепота, при которой люди не различают зеленого и красного цветов, – наблюдается примерно у одного из 12 мужчин и у одной из 200 женщин, если говорить о выходцах из Северной Европы (в других популяциях, в которых изучали этот вопрос, она встречается реже). Это означает, что люди могут путать красный и зеленый цвета. Кстати, именно по этой причине для логотипа Facebook^[12] был выбран синий цвет. Основатель компании Марк Цукерберг заявил, что из-за своей неспособности различать красный и зеленый синий он видит лучше остальных цветов^{18}.

Хотя ни один человек с обычным цветовым зрением не может себе представить в полной мере, как видит мир тот, у кого нет красных колбочек, считается, что цвета при этом нарушении зрения варьируют от синего до белого и желтого, а красный и зеленый отсутствуют. Предполагается, что люди без гена, кодирующего зеленый опсин, видят мир приблизительно так же, только красные предметы кажутся им более яркими.

Одно из самых ранних известных упоминаний о каком-либо нарушении восприятия цветов датируется 1794 г. Оно содержится в лекции, которую прочел британский исследователь Джон Дальтон. «Часто я всерьез спрашивал кого-нибудь, розовый цветок перед нами или голубой, но обычно все думали, что я хочу над ними подшутить», – рассказывал Дальтон слушателям. Он подозревал, что стекловидная влага – жидкость внутри его глаз – может иметь синий оттенок. С разрешения Дальтона после смерти его глаза разрезали. Стекловидная влага в них была прозрачной. Только в 1990-е гг. ДНК Дальтона проанализировали, и оказалось, что в результате генной мутации в его колбочках отсутствовал зеленый опсин^{19}.

Отсутствие синих колбочек, которое приводит к нарушениям восприятия синего и желтого цветов, встречается реже – примерно у одного человека из 10 000. Предполагается, что для таких людей мир окрашен в оттенки красного, белого и зеленого.

Хотя трихроматическое зрение, основанное на трех типах колбочек, – это норма, в некоторых случаях у женщин есть и четвертый тип колбочек^[13]. Это не всегда приводит к тому, что их восприятие цветов отличается от стандартного. Но если реакция на свет у колбочек четвертого типа существенно отличается от реакций остальных трех типов колбочек, дополнительные колбочки могут повлиять на цветовосприятие. Так, Габриэль Джордан из Ньюкаслского университета обнаружила женщину с четвертым типом колбочек, способных воспринимать длинноволновую желто-оранжевую часть спектра. Благодаря наличию этих дополнительных «желтых» колбочек при проведении тестов на цветовое зрение, когда требовалось отличить смесь красного и желтого от чисто оранжевого, эта женщина показывала гораздо более высокие результаты по сравнению с обычными людьми. Она замечала нюансы оттенков, которые для большинства людей просто неразличимы^{20}.

Но даже люди с обычным цветовым зрением видят одни и те же цвета по-разному. Группа ученых из США обнаружила значительное количество вариаций гена, кодирующего красный опсин. Когда исследователи изучили строение этого гена у 236 человек со всего земного шара, они выявили в общей сложности 85 его разновидностей (вариантов). Наличие разных вариантов этого гена, вероятно, влияет на восприятие красных и оранжевых оттенков, а это значит, что одно и то же «красное» яблоко выглядит для нас с вами немного по-разному^{21}.

Палочки, позволяющие видеть при низкой освещенности, и колбочки, дающие возможность различать цвета… Еще совсем недавно, когда я была студенткой, считалось, что этим ограничиваются средства восприятия света сетчаткой. Наши глаза служат для зрительного восприятия, а эти клетки являются теми датчиками, которые позволяют нам видеть.

Правда, как оказалось, это только часть истории глаз. Несомненно, вы слышали о «внутренних часах» организма. На самом деле в организме человека несколько «внутренних часов», которые помогают координировать все – от пробуждения до пищеварения. Но главные «часы» расположены в мозге, а конкретнее, в гипоталамусе – области, отвечающей за важнейшие процессы жизнедеятельности. Чтобы эффективно работать, этим «часам» необходимо знать, когда начинается день и когда наступает ночь, и информацию об этом они получают от глаз, однако, как выяснилось, не через те рецепторы, которые обеспечивают нам способность видеть.

В 1998 г. американский нейробиолог германского происхождения Игнасио Провенсио обнаружил в коже гладкой шпорцевой лягушки меланопсин – совершенно иной светочувствительный пигмент^{22}. В течение двух последующих лет он выяснил, что человеческая сетчатка тоже содержит это вещество.

В результате дальнейших экспериментов исследователи установили, что животные, слепые из-за отсутствия палочек и колбочек, тем не менее воспринимают общий уровень освещенности благодаря меланопсину, одному из светочувствительных белков сетчатки, и используют эту информацию для контроля своих суточных биоритмов. Было также обнаружено (например, в исследованиях с участием людей, работающих посменно), что такой контроль важен не только для регуляции сна, но и для физического и психического здоровья. Была даже обнаружена связь мутации в гене, кодирующем соответствующий белок, с сезонным аффективным расстройством (САР)^{23}, при котором у людей в темные зимние месяцы наблюдается сниженное настроение и депрессия.

Таким образом, чтобы помочь гипоталамусу понять, когда день начинается, а когда кончается, важно подвергать глаза действию яркого света утром, но не вечером. У Майкла Термана, главы Центра светолечения и биологических ритмов при Колумбийском университете, есть в запасе несколько приемов, помогающих максимально улучшить работу этой системы. По возможности ходите на работу пешком и старайтесь не носить солнцезащитные очки. В помещении используйте много ярких ламп – но таких, чтобы к вечеру их свет можно было приглушить и снизить его интенсивность. Опираясь на свой опыт, Терман утверждает, что повышение уровня освещенности днем помогает снизить усталость, которую многие из нас ощущают в послеобеденные часы или ранним вечером, а если это сочетать с понижением освещенности помещения вечером, то такие условия помогают еще и улучшить сон^{24}. То же самое можно сказать и в отношении многих невидящих людей; после открытия меланопсина им стали рекомендовать не носить темные очки.

Следовательно, глаз – не просто орган зрения. Это еще и орган, позволяющий ощутить одно из важнейших изменений в окружающей среде, которое нам и огромному количеству других организмов необходимо отслеживать, чтобы выживать и процветать, – смену дня и ночи.

Хотя глаз, как отмечал Аристотель, играет роль органа зрения, мы видим не глазами, а мозгом. И некоторые из наиболее поразительных различий в том, как мы видим мир, связаны с тем, как мозг разных людей обрабатывает зрительную информацию.

Давайте рассмотрим это подробнее. Вы только что проснулись, встали, раздвинули шторы, и свет заливает вашу спальню. Когда он проникает в глаза и воздействует на палочки и колбочки, нервные импульсы устремляются по зрительному нерву к головному мозгу. Их первая остановка – таламус, небольшая структура прямо над стволом мозга, работающая как перевалочный пункт для информации от разных органов чувств. Одна из главных задач таламуса – направлять входящую сенсорную информацию (за исключением обонятельной) для ее дальнейшей обработки в соответствующие участки коры больших полушарий^{25}.

Сигналы от сетчатки таламус перенаправляет прямо в V1 – тоненький пласт клеток, из которых состоит наша первичная зрительная кора^{26}. Разные популяции нейронов V1 отвечают на разные стимулы. Некоторые реагируют на края или линии, направленные под определенным углом, – допустим, вертикальные линии на занавесках или прямые углы по краям кровати либо шкафа для одежды. Из V1 визуальная информация также поступает в другие участки зрительной коры, отвечающие, помимо прочего, за распознавание цветов, движений, форм и лиц^{27}. Если вы, например, увидели, что из-под одеяла вам улыбается ваша дочь, а не супруг, это значит, что ваша веретенообразная извилина получила уже частично обработанную зрительную информацию. Этот небольшой участок зрительной коры обеспечивает распознавание лиц – притом не обязательно человеческих; он отреагирует и на морды животных, и даже на лица персонажей мультфильмов^{28}. (У некоторых животных, например у собак, тоже есть участки коры, реагирующие на человеческие лица^{29}.)