Голубые глаза оказались лучше приспособлены к тусклому свету по сравнению с карими

Британские исследователи провели эксперимент с участием добровольцев европейского происхождения и выяснили, что голубоглазые люди лучше, чем кареглазые, видят при низкой освещенности. Препринт доступен на bioRxiv.org.

Радужная оболочка глаза, или радужка, представляет собой непрозрачную кольцевидную мембрану, которая регулирует размер зрачка (отверстия в ее центре) и, следовательно, количество света, попадающего на сетчатку. Анатомически это передняя часть сосудистой оболочки глаза, которая может содержать до пяти слоев клеток. Среди них есть меланоциты, меланосомы которых вырабатывают и хранят светопоглощающий пигмент меланин. Цвет радужки зависит от количества пигментных гранул, но не от числа меланоцитов и размеров меланосом (они примерно одинаковы у всех людей). Пигментированные радужки выглядят коричневыми из-за большого содержания коричнево-черного эумеланина и красновато-желтого феомеланина. Депигментированные радужки содержат мало меланина и выглядят сине-голубыми в силу тиндалевского рассеивания коротковолнового света коллагеновыми фибриллами стромы. С размером зрачка уровень пигментации не связан.

Вариации цвета глаз наблюдаются почти исключительно у людей европейского происхождения. Наиболее часто депигментация радужки встречается в наиболее северных широтах континента, которые были частью евразийского тундрового пояса около 10 тысяч лет назад. Она обусловлена точечной мутацией rs12913832 гена убиквитинлигазы HERC2, из-за которой снижается активность промотора меланоцит-специфичного транспортного белка OCA2. Несмотря на доказательства положительного отбора этого признака в европейской популяции, до сих пор точно неизвестно, почему он появился и закрепился — имеющиеся данные и гипотезы по этому поводу противоречивы.

Фэйт Эрин Кэйн (Faith Erin Cain) и Кёко Ямагути (Kyoko Yamaguchi) из Ливерпульского университета имени Джона Мурса предположили, что одним из движущих факторов положительного отбора депигментации радужки могла стать способность лучше видеть в условиях низкой освещенности. Чтобы проверить эту гипотезу, они пригласили для участия в исследовании 40 добровольцев европейского происхождения в возрасте от 18 до 30 лет с голубыми или карими глазами, не переносивших лазерную коррекцию зрения. Их радужки фотографировали при нахождении напротив белой стены основной камерой iPhone XR со вспышкой с расстояния шести сантиметров. В определенных шести точках радуги цвет объективно определяли инструментом «пипетка» программы Photoshop по системе RGB.

В ходе эксперимента каждый участник стоял в трех метрах от стены с экраном, на котором закрепляли неосвещенный код (пять случайно выбранных заглавных букв черным шрифтом Calibri 190 размера горизонтально на листе А4 темно-серого цвета RGB: 51,51,51). На расстоянии 120 сантиметров от этой стены между ней и добровольцем стояла картонная коробка размером 29,5×25,0×18,0 сантиметра с 25 отверстиями в крышке. Внутри нее находились 120 последовательно подключенных к проводу светодиода мощностью 3,6 ватт каждый. Освещение ступенчато усиливали, начиная с полной темноты, путем извлечения очередного светодиода из коробки через отверстие в крышке. Уровень освещенности кода на каждой ступени измеряли стандартным цифровым люксметром.

Перед началом теста участникам давали 30 секунд адаптации в полной темноте, затем на 30 секунд включали в помещении свет (в это время исследователь вытаскивал из коробки очередной светодиод), после чего давали участнику 30 секунд на чтение кода при новом уровне освещенности и регистрировали правильность ответа. Затем опять на 30 секунд включали свет, готовили следующий светодиод, и цикл повторялся. Статистическую обработку результатов проводили непараметрическими тестами, использование очков или контактных линз учитывали как независимую переменную.

Выяснилось, что средняя освещенность, при которой кареглазые участники различали код, была на 1,76 уровня (0,12 люкса) выше, чем средний показатель у голубоглазых, и на 1,13 уровня (0,08 люкса) выше, чем обобщенное среднее. Между средними уровнями освещенности у кареглазых (12 светодиодов / 0,82 люкса) и голубоглазых (10,24 светодиода / 0,70 люкса) добровольцев наблюдалось небольшое, но заметное различие по U-критерию Манна — Уитни (U = 107,5; p = 0,046), еще более выраженное при исключении двух статистических выбросов (U = 81,5; p = 0,012). Ношение очков или контактных линз на результаты значимо не влияло.

Авторы работы предполагают, что лучшая способность видеть при слабом освещении может быть связана с увеличением количества рассеянного света в депигментированной радужке, которое было бы невыгодно при высоком уровне освещенности, характерном для низких широт. При этом исследование носило пилотный характер, в нем не проверяли связь остроты сумеречного зрения с объективно измеренным количеством меланина в радужке и не учитывали многие сопутствующие факторы, отмечают они.

О том, как устроен зрительный анализатор, какие этапы обработки проходят получаемые глазом сигналы и как мозг интегрирует их в цельный образ, можно почитать в материале «Зрение как оно есть».