วิวัฒนาการของการเห็นสี

การเห็นสี (อังกฤษ: Color vision) หรือการเห็นเป็นสี เป็นการปรับตัวเพื่อรับรู้สิ่งเร้าทางตา เพื่อให้สามารถแยกแยะแสงโดยขึ้นกับองค์ประกอบทางความยาวคลื่นของมัน การเห็นสีจำเป็นต้องมีโปรตีนอ็อปซิน (opsin) ต่างหาก ๆ ที่ดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นแสงต่าง ๆ กัน โดยสัตว์ในแต่ละกลุ่ม ๆ จะมีอ็อปซินต่างหาก ๆ จำนวนไม่เท่ากัน เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยมากรวมทั้งสุนัขจะเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 2 ชนิด (dichromacy) แต่ไพรเมตจำนวนหนึ่งรวมทั้งมนุษย์ ก็สามารถเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 3 ชนิด (trichromacy) จึงทำให้สัตว์กลุ่มต่าง ๆ มองเห็นเป็นสีได้ดีไม่เท่ากัน การเห็นเป็นสีจำเป็นต้องมีโปรตีนอ็อปซิน (opsin) ต่างหาก ๆ ที่มีจุดยอดในการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นแสงไม่เท่ากัน สัตว์ขาปล้องบรรพบุรุษของเชลิเซอราตาและเคลด pancrustacea ได้มีอย่างน้อย 3 ชนิด สัตว์ในกลุ่มทั้งสองนี้ปัจจุบันก็เห็นภาพเป็นสีด้วย นักวิจัยผู้ศึกษายีนอ็อปซินที่เป็นเหตุต่อสารรงควัตถุที่ทำให้เห็นสี รู้มานานแล้วว่านก สัตว์เลื้อยคลาน และปลาใน Infraclass "Teleostei" มีอ็อปซิน 4 ชนิด ซึ่งแสดงว่า บรรพบุรุษร่วมกันของสัตว์ 4 เท้า (tetrapods) และสัตว์มีถุงน้ำคร่ำ (amniote) เมื่อประมาณ 360 ล้านปีก่อนสามารถเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 4 ชนิด (Tetrachromacy) ซึ่งก็คือการเห็นมิติ 4 มิติของสี (หรือ 3 ถ้าไม่นับค่าความสว่าง) ปัจจุบัน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยมากรวมทั้งสุนัขจะเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 2 ชนิด (dichromacy) คล้ายกับมนุษย์ที่ตาบอดสีแดง ดังนั้น สัตว์เหล่านี้จะเห็นสีม่วง สีน้ำเงิน สีเขียว และสีเหลือง แต่จะไม่เห็นสีในระยะอัลตราไวโอเลตหรือสีแดงเข้ม ซึ่งอาจมีเหตุมาจากวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยเป็นสัตว์เล็ก ๆ หากินกลางคืน และขุดรูอยู่ ในช่วงเหตุการณ์การสูญพันธุ์ในยุคครีเทเชียส-พาลิโอจีนเมื่อ 66 ล้านปีก่อน การขุดรูอยู่น่าจะช่วยสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมให้รอดจากการสูญพันธุ์ แม้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในเวลานั้นจะเริ่มเกิดสปีชีส์ต่าง ๆ บ้างแล้ว แต่ก็ยังตัวเล็กขนาดพอ ๆ กับหนูผี ขนาดเล็กเช่นนี้ก็จะช่วยให้สามารถหาที่อยู่ซึ่งปลอดภัยได้ มีสมมติฐานว่า โมโนทรีม สัตว์มีกระเป๋าหน้าท้อง และยูเธอเรีย ในยุคต้น ๆ เป็นสัตว์บกที่ใช้เวลาในน้ำมาก (semiaquatic) หรือขุดรูอยู่ เพราะมีสายพันธุ์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต่าง ๆ ที่มีลักษณะเช่นนี้ในปัจจุบัน และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ขุดรูอยู่หรือใช้เวลาในน้ำมาก ก็จะปลอดภัยมากกว่าจากสิ่งแวดล้อมที่แย่ลงในช่วงการเปลี่ยนยุคครีเทเชียส-พาลิโอจีน แต่สัตว์หลายสปีชีส์จากพวกนี้เห็นเป็นสีไดเไม่ดีเท่ากับสัตว์มีกระดูกสันหลังที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมทั้งสัตว์เลื้อยคลาน นก และสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ตั้งแต่ต้นยุคพาลีโอจีน สปีชีส์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้เพิ่มจำนวนมากขึ้น ผ่านการแผ่ขยายของการปรับตัวโดยเปลี่ยนจากสัตว์ขุดรูอยู่มาอยู่ในที่เปิด แต่สปีชีส์โดยมากก็ยังเห็นเป็นสีค่อนข้างไม่ค่อยดี ยกเว้นสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้องบางชนิด (ซึ่งอาจได้ดำรงการเห็นเป็นสีดั้งเดิมไว้) และไพรเมตบางชนิดรวมทั้งมนุษย์ ไพรเมตเป็นอันดับสัตว์กลุ่มหนึ่งที่เกิดขึ้นราว ๆ ต้นยุคพาลีโอจีน หลังจากช่วงนั้น ไพรเมตได้วิวัฒนาการเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 3 ชนิดขึ้นผ่านการเพิ่มขึ้นของยีน (gene duplication) เพราะอยู่ภายใต้แรงกดดันการคัดเลือกสูงเพื่อพัฒนาให้เห็นเป็นสีได้ดีกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมปกติอื่น ๆ สมรรถภาพการเห็นสีแดง และสีสันเป็นส้ม ๆ ช่วยให้ไพรเมตซึ่งเป็นสัตว์อาศัยอยู่ในต้นไม้ สามารถแยกสีเหล่านี้จากสีเขียว ซึ่งสำคัญเป็นพิเศษเพื่อเห็นผลไม้สีแดงและส้ม พร้อมทั้งใบไม้ที่มีคุณค่าทางอาหารสูง ซึ่งคลอโรฟิลล์ยังไม่ได้ปกปิดแคโรทีนอยด์สีแดงและสีส้ม ส่วนอีกทฤษฎีหนึ่งเสนอว่า การเห็นสีของผิวหนังที่ทำให้รู้อารมณ์ของสัตว์อื่น อาจเป็นปัจจัยให้พัฒนาเห็นภาพสีด้วยเซลล์ 3 ชนิด สีแดงยังมีผลอื่น ๆ ต่อพฤติกรรมของไพรเมตและมนุษย์ ในปัจจุบัน ลิงโลกเก่าและเอปรวมทั้งมนุษย์ ปกติจะเห็นเป็นสีด้วยเซลล์ 3 ชนิด คือทั้งตัวผู้ตัวเมียจะมีอ็อปซิน 3 ชนิด ซึ่งไวแสงคลื่นความถี่สั้น กลาง และยาว เทียบกับลิงโลกใหม่ส่วนน้อยที่เห็นเป็นสีเช่นนี้ (คือปกติจะเห็นโลกด้วยเซลล์รูปกรวย 2 ชนิด)