Waarom vooral mannen kleurenblind zijn en stieren geen rood zien.

Om de wereld rondom ons te kunnen waarnemen, hebben we twee ogen. Zij bevatten een netvlies dat opgebouwd is uit 125 miljoen staafjes en 6 miljoen kegeltjes. Zij zorgen ervoor dat we alles helder en in een breed kleurengala kunnen waarnemen. Dat is echter niet zo vanzelfsprekend. Onze voorouders zagen veel minder en hun ogen waren vooral minder gevoelig voor kleuren. Dat veranderde pas zo’n 30 miljoen jaar geleden, toen we minder ’s nachts en meer overdag gingen leven en dankzij een hele reeks genetische mutaties die ervoor zorgden dat we nu drie verschillende soorten kegeltjes hebben. Maar hoe komt het dan dat sommige mensen niet alle kleuren kunnen zien? En hoe zit dat dan bij dieren?

Figuur 1. Staafjes en kegeltjes zorgen ervoor dat de signalen van licht en kleur doorgegeven worden aan de hersenen. (Bron: Mens 44

De staafjes in onze ogen zijn lichtgevoelig en zorgen ervoor dat we zelfs in het schemerdonker onze omgeving nog zien. Kegeltjes daarentegen werken vooral als er veel licht is en staan ons toe kleuren te onderscheiden. Beiden werken ze door het licht dat ze opvangen om te zetten in een elektrisch signaal naar de hersenen. Hoe dat er net uit ziet, is weergegeven in de figuur hierboven.

De kleuren die we kunnen zien, beslaan een bepaald gebied van het elektromagnetisch spectrum. Zichtbaar licht is een vorm van elektromagnetische straling met een golflengte tussen de 400 en 700 nm (1 nanometer (nm) is 10-9m). Deze definitie van zichtbaar licht is gebaseerd op de gevoeligheid van het menselijke oog, dat slechts dit smal segment in het brede spectrum van elektromagnetische straling detecteert. Het zijn net die kleuren die we kunnen detecteren, omwille van de kegeltjes die we bezitten. Er bestaan drie soorten kegeltjes; die voor het geelgroene (lange golflengte), het groene (gemiddelde golflengte) en het blauwe (korte golflengte) gebied van het spectrum (figuur 2) en worden aangeduid met L, M en S (long, medium en short). De spectra waarin de kegels actief zijn overlappen gedeeltelijk en daardoor kunnen we kleuren van elkaar onderscheiden; omdat bij rood licht enkel de L-kegeltjes gestimuleerd worden, herkennen we de kleur rood. Bij de overgang naar een meer oranje of gele kleur, worden zowel de L- als de M-kegeltjes gestimuleerd en weten we dus dat het niet meer over enkel rood gaat, maar een overgangskleur. Bij kleurenblindheid zijn een of meerdere soorten kegeltjes aangetast, terwijl het compleet wegvallen van de functionaliteit van een van de soorten slechts zeer zelden voorkomt.

Figuur 2. De drie soorten kegeltjes zorgen ervoor dat we kleuren zien in het spectrum tussen 400 en 700 nm. De S-kegeltjes zijn vooral gevoelig rond 440 nm in het blauwe gebied, de M- en L-kegeltjes zijn gevoelig bij een grotere golflengte, in het groene tot rode gebied van het spectrum. (Bron: Koenb, CC BY-SA 3.0)

Kleurenblindheid

Bij de meest voorkomende vorm van kleurenblindheid, namelijk die waarbij iemand het verschil tussen rood en groen niet goed waarneemt, functioneren meestal de M- en in uitzonderlijke gevallen de L-kegeltjes niet voldoende. Blauw-geelkleurenblindheid komt veel minder vaak voor. Achromatopsie, de derde variant, treedt op als alle drie de soorten kegeltjes falen.  Mensen die hieraan lijden, zien de wereld volledig in grijstinten. Dit is gelukkig de meest zeldzame vorm van kleurenblindheid en komt slechts bij 1 op 1 000 000 mensen voor. Volledige kleurenblindheid kan verschillende oorzaken hebben. Zo kan er een defect optreden in het interpreteren van kleuren in de hersenen, terwijl de kegeltjes wel naar behoren functioneren. Het kan ook veroorzaakt worden door de volledige afwezigheid van kegeltjes of het aanwezig zijn van slechts 1 soort kegeltjes.

Kleurenblindheid (ook wel Daltonisme genoemd) is vaak erfelijk en de oorzaak is dan ook vaak te vinden in onze genen. Zo hebben veel meer mannen rood-groenkleurenblindheid, omdat het betrokken gen zich op het X-chromosoom bevindt (ter herinnering, mannen hebben een X- en een Y-chromosoom, terwijl vrouwen twee X-chromosomen bezitten en defecten op het ene chromosoom vaak gecompenseerd worden door het andere chromosoom). Geel-blauwkleurenblindheid, een vorm die veel minder vaak voorkomt, wordt gedragen door een gen op chromosoom 7 en komt dan ook evenveel voor bij mannen en vrouwen. Ook bepaalde ziektes, geneesmiddelen en chemicaliën of beschadiging van de hersenen of het netvlies (dat de kegeltjes en staafjes bevat) kunnen kleurenblindheid veroorzaken.

Figuur 3. Normaal zicht, zicht zonder M-kegeltjes (deuteranopia), zicht zonder S-kegeltjes (tritanopia) en zich waarbij geen enkele soort kegeltjes functioneert.

Kleuren in het dierenrijk

Ook heel wat dieren hangen af van kegeltjes en staafjes voor hun (kleuren)zicht, maar afhankelijk van hun specifieke habitat en gewoontes, verschilt hun zicht wel van dat van ons.

Zo zijn de ogen van nachtdieren veel gevoeliger voor zwak licht omdat ze veel meer staafjes bevatten. Tegelijkertijd zien ze daardoor wel minder scherp en onderscheiden ze geen kleuren. De meeste vissen, amfibieën, reptielen en vogels daarentegen hebben een goed kleurenzicht, terwijl slechts een minderheid van de zoogdieren kleuren zien. Apen en mensen vormen in deze groep een uitzondering. Katten bijvoorbeeld, die veelal ’s nachts actief zijn, hebben wel een kleurenzicht, maar het is beperkt; zij zien hun omgeving overdag in fletse pasteltinten. Ze hebben maar twee soorten kegeltjes (enkel de S- en M-kegeltjes), net als honden. Hoewel ze dus minder kegeltjes hebben, hebben ze wel veel meer staafjes dan ons, wat hun superieure nachtzicht verklaart.

Heel wat dieren, zoals vele soorten vogels, bijen en vlinders, zien dan weer veel meer kleuren dan ons. Hun zicht is vaak aangepast aan hun voedselbronnen. Zo hebben bijen en vlinders een heel goed zicht in het UV-gebied (100-400 nm) omdat heel wat bloembladeren heel duidelijke patronen hebben in deze regio (zie Mens 79 en deze lezing). Dit kunnen ze dankzij een vierde soort kegeltjes, die gevoelig zijn voor lichtgolven in het UV-gebied.

Figuur 4. Hoewel in stiergevechten vaak een rode lap gebruikt wordt, hebben stieren een monochromatisch zicht, zoals op de rechtse afbeelding. Ze worden dus eerder aangetrokken door de beweging van de stof dan door de kleur ervan. (Bron: Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

En dan zijn er nog de ‘speciallekes’. Zo kan de gekko bijvoorbeeld ’s nachts wel kleuren zien, dankzij aangepaste staafjes, en zien sommige slangen geen kleuren maar wel warmte, omdat ze gevoelig zijn voor golven in het infrarood gebied (>700 nm). Bidsprinkhaankreeften hebben zelfs 16 (!) soorten kegeltjes, waardoor ze tien keer meer kleuren kunnen zien dan mensen.

Geplaatst door Marjolein op 14/10/2018 om 11:10