Как сделать красное из зеленого
Все началось с того, что японский психолог Акиёси Китаока разместил в своем твиттере замечательную картинку.
(На самом деле все началось за много миллионов лет до этого, но к историческому аспекту мы вернемся чуть позже: сперва для нас важно заинтриговать читателя клубничкой.)
Прелесть картинки в том, что хотя ягоды кажутся красными, в изображении нету ни одного красного пикселя. Иллюзия столь убедительна, что десятки тысяч пользователей соцсетей попытались разоблачить фокус, отыскивая пресловутые красные пиксели, но так и не нашли. На следующей картинке наш зрительный самообман куда очевиднее: цвет ягоды, как можно видеть, в точности совпадает с серой полосой внизу, однако вы готовы поставить большие деньги, что ягода все же красная, а не серая.
Как же такое может быть? Где подмена? На мониторе компьютера есть красные, синие и зеленые пиксели. В вашем глазу есть красные, синие и зеленые колбочки (вернее, колбочки с соответствующими белками-рецепторами). Им соответствует ощущение красного, синего и зеленого цвета в мозгу. Казалось бы, все однозначно, и все же вы только что проиграли свое пари: увидели красный там, где его нет. Почему?!
Длинный ответ, про так называемое «цветопостоянство», вы наверняка уже прочли в интернете. А сейчас будет короткий ответ.
Дело в том, что никаких красных рецепторов в вашем глазу нет.
Это не парадокс и не шутка: спектры поглощения трех типов фоторецепторов у человека легко найти в справочниках. Вот как выглядят эти спектры.
Если длины волн, указанные на картинке, ни о чем вам не говорят, то вот цвета радуги, которым соответствуют максимумы поглощения:
Есть сине-фиолетовый, есть травянисто-зеленый и зеленый оттенка лайма. И все, больше ничего нет. И как мы с помощью этого добра умудряемся различить красный сигнал светофора?!
Вот теперь мы начнем историю оттуда, откуда она на самом деле начинается.
У разных животных существует множество разных белков-фоторецепторов: пчела видит ультрафиолетовый диапазон, голуби могут похвастаться пятью типами фоторецепторов, а бессмысленный морской рак-богомол имеет рекордные 12 типов, позволяющие ему различать такие оттенки цвета, какие вы себе и представить не можете.
Зачем зверям все это надо? Вероятно, кому-то что-то зачем-то и надо (например, пчеле — чтобы лучше различать цветы), но в большинстве случаев это просто так сложилось на извилистых дорожках эволюции. А потому потеря ненужных фоторецепторов — обычнейшее явление в истории видов. Большинство млекопитающих обходятся всего двумя типами фоторецепторов — не потому, что не смогли обзавестись большим числом, а потому, что остальные оказались ненужными. А некоторым отлично живется и вовсе без цветного зрения.
С двух цветов начиналась и наша эволюционная история. Чтобы прыгать по веткам и отличать вкусные листья от невкусных, больше и не требуется. О том, как у наших-предков обезьян возник третий тип фоторецепторов, лучше всего прочитать в замечательной книжке Ричарда Докинза «Рассказ предка», и мы не будем вдаваться в подробности. А без подробностей все выглядит так: ген синего рецептора был на обычной хромосоме, а ген зеленого — на половой Х-хромосоме. В один прекрасный день зеленый рецептор кое у кого мутировал, и в популяции появились два варианта: один чуть желтее, другой чуть зеленее. Самцам это было безразлично (хочется сказать «фиолетово», но это бы внесло путаницу): у них всего одна Х-хромосома. А вот некоторые самки могли воспользоваться прелестями наличия двух разных рецепторов зеленого. Позже, когда оказалось, что два рецептора приносят обезьянам реальную пользу, они объединились на одной Х-хромосоме, и такая хромосома триумфально распространилась. Впрочем, вариант с единственным рецептором есть и сейчас: у людей это соответствует заболеванию «дальтонизм».
Отчего же два разных зеленых рецептора оказались такими полезными? На этот счет уже полсотни лет существует убедительная гипотеза: они помогали разглядеть на фоне листвы желтоватые и красноватые плоды. Обезьяна, научившаяся сравнивать сигнал от «чуть более зеленого» и «чуть более желтого» рецепторов и делать выводы о степени зрелости плодов, приобрела эволюционное преимущество. Гипотеза гипотезой, да вот только никаких убедительных данных в ее пользу у биологов не было.
Между тем макаки-резусы доныне застряли на той самой эволюционной стадии, когда у самок на Х-хромосоме могут присутствовать альтернативные (аллельные) типы зеленого рецептора. Можно, конечно, понаблюдать за макаками в природе и убедиться, что самки с двумя зелеными рецепторами питаются лучше... но жизнь сложнее теоретических построений. А у макак-резусов в жизни все чрезвычайно сложно: у них жесткая социальная организация стаи, которая четко предписывает, кто из обезьян получает привилегированный доступ к дереву с вкусными плодами, кто ест первым, кто довольствуется остатками. Вычленить из этого данные о пользе цветного зрения никому доселе не удавалось...
...Вплоть до февраля 2017 года, когда канадскому зоологу Аманде Мелин наконец-то хватило терпения довести эту работу до конца. Девушке пришлось провести 20 000 наблюдений над 80 животными, кормившимися на деревьях 30 разных видов. Результат таков: да, самки с тремя видами цветорецепторов находят больше фруктов. Благодаря вот таким самкам наши предки миллионы лет назад и закрепили у себя три вида колбочек. И хотя два «зеленых» типа успели накопить не слишком уж много отличий, мозг, сравнивая сигналы от них, все же как-то справляется со своей задачей — отличать красное от зеленого.
Итак, вот ответ на ваш вопрос про клубничную иллюзию: японскому психологу было так просто сделать «красное» из зеленых и синих пикселей ровно потому, что наш мозг и так уже занимается этим последние десятки миллионов лет. И естественный отбор неуклонно его к этому побуждает.
В этой истории кроется ответ и еще на один вопрос. Шеф-повара, кулинары и гастрономы отлично знают, что блюдо, выдержанное в теплых (желто-красных) тонах, кажется более аппетитным. И наоборот: чтобы подчеркнуть, что поданное вам блюдо очень легкое и низкокалорийное, имеет смысл придать ему зеленые и даже голубоватые оттенки. Интуитивно ясно, что невозможно наесться досыта чем-то голубеньким. Откуда, интересно спросить, взялась эта странная ассоциация красного с аппетитным?
История с макаками превращает эмпирическое правило в самоочевидность. Если сама способность отличать красно-желтое от зеленого возникла из необходимости находить сытную еду, ничего удивительного, что за миллионы лет более сильный сигнал от рецептора с максимумом в желто-зеленой области стал восприниматься мозгом как признак вкусного и питательного. Так хитрые шеф-повара поставили ваш позорный атавизм на службу своему лукавому маркетингу.
Автор должен признаться, что злорадно потирает лапки: соцсети, которые так кстати заинтересовались японской клубничкой, дали отличный повод написать о докладе доктора Мелин, поставившем точку в старой научной проблеме. Сами по себе сетевые приколы нас, конечно, не интересуют. Мы серьезны, как сам ад, и возбуждаемся только от академической науки. Но если представляется удобный повод, отчего бы им не воспользоваться и не впарить уважаемому читателю какую-нибудь занудную научную концепцию под видом ответа на животрепещущий вопрос актуальной повестки дня.