Visione dei colori negli animali: definizione, evoluzione e vantaggi
Scopri la visione dei colori negli animali: definizione, evoluzione e vantaggi per caccia, foraggiamento e adattamento tra specie diurne e notturne.
L'evoluzione della visione a colori fa sì che la luce sia vista secondo la sua lunghezza d'onda. Questo permette agli animali di discriminare tonalità diverse e ha vantaggi evidenti: in primo luogo aiuta a trovare il cibo, ma serve anche per riconoscere partner, segnalare lo stato fisiologico o scoprire prede e predatori.
Definizione e meccanismi
La visione dei colori si basa su fotorecettori sensibili a diverse bande dello spettro elettromagnetico presenti nella retina. I due tipi principali di fotorecettori nei vertebrati sono i coni (che permettono la visione a colori e funzionano meglio con luce intensa) e i bastoncelli (più sensibili alla luce debole ma incapaci di discriminare i colori). La sensibilità spettrale dei coni è determinata dalle proteine chiamate opsine: varianti diverse di opsine assorbono lunghezze d'onda diverse e consentono la comparazione del segnale tra canali per percepire i colori.
Evoluzione
La capacità di vedere i colori si è evoluta in modo diverso nei vari gruppi animali in relazione al loro stile di vita e all'ambiente. Una ipotesi ben nota per i mammiferi propone un cosiddetto "collo di bottiglia notturno" evolutivo: antenati mammiferi soprattutto notturni hanno perso parte della diversità di coni, privilegiando i bastoncelli per aumentare la sensibilità alla luce. Per questo motivo molti mammiferi moderni hanno una visione dei colori meno sviluppata rispetto agli uccelli o agli insetti. In seguito, alcuni gruppi (ad esempio i primati) hanno riacquistato o sviluppato nuove varianti di opsine che hanno portato alla tricromazia.
Vantaggi ecologici
- Alimentazione: la visione a colori di molti erbivori permette loro di vedere frutta o foglie (immature) che sono buone da mangiare, distinguendole da quelle meno nutrienti o avvelenate.
- Impollinazione e relazioni fiore-animale: nei colibrì, i fiori particolari sono spesso riconosciuti dal colore, così come api e altri impollinatori usano segnali cromatici (spesso nell'ultravioletto) per trovare nettare.
- Caccia e difesa: anche i predatori usano la visione a colori per trovare le loro prede o per distinguere meglio il camuffamento; allo stesso tempo la capacità di percepire segnali cromatici è utile per evitare predatori.
- Comunicazione sociale e selezione sessuale: molti animali usano colori per corteggiare o mostrare lo stato di salute; la selezione sessuale può quindi favorire la comparsa di segnali cromatici evidenti.
Diurno vs notturno e le scelte evolutive
Tutto questo vale soprattutto per gli animali diurni. D'altra parte, i mammiferi notturni hanno una visione dei colori molto meno sviluppata. Per loro, lo spazio sulla retina è spesso meglio utilizzato con più bastoncelli poiché i bastoncelli raccolgono meglio la luce e aumentano la sensibilità in condizioni di scarsa illuminazione. Le differenze di colore sono molto meno visibili al buio, quindi la selezione favorisce fotorecettori più sensibili piuttosto che una grande varietà di coni.
Varianti e casi particolari
La natura mostra molte soluzioni diverse alla visione dei colori:
- Tricromazia: tipica dei primati come gli esseri umani (in cui tre tipi di coni permettono una ricca discriminazione dei colori).
- Dicromazia: comune in molti mammiferi non primati, che dispongono di due classi di coni.
- Tetracromazia: presente in molte specie di uccelli, rettili e pesci; questi animali possono vedere anche nell'ultravioletto, ampliando lo spettro percettibile e permettendo discriminazioni più fini.
- Visioni insolite: alcuni crostacei come la mantide marina possiedono un numero straordinario di fotorecettori con sensibilità diverse, mentre insetti come le api hanno tricromazia che include l'ultravioletto, fondamentale per l'impollinazione.
Metodi di studio
Gli scienziati valutano la visione dei colori con approcci diversi: test comportamentali (allenare l'animale a scegliere fra stimoli cromatici), misure fisiologiche (microspectrofotometria dei fotorecettori), analisi genetiche delle opsine e studi neurali sulle risposte corticali. Questi metodi permettono di capire non solo quali lunghezze d'onda un animale può discriminare, ma anche come l'informazione cromatica viene elaborata dal sistema visivo.
Conclusione
La visione a colori è un adattamento evolutivo che varia ampiamente tra le specie in funzione dell'habitat, delle esigenze alimentari e dei ritmi di attività (diurno vs notturno). Comprendere queste differenze aiuta a spiegare comportamenti ecologici come il foraggiamento, l'impollinazione e la comunicazione visiva, oltre a fornire spunti sulle pressioni selettive che hanno modellato la diversità dei sistemi visivi nel regno animale.
Artropodi
A parte i vertebrati, gli unici animali terrestri ad avere la visione a colori sono gli artropodi. Anche gli artropodi acquatici come i crostacei hanno la visione a colori. Come per i vertebrati, i dettagli sono diversi, ma le molecole che fanno il lavoro - le opsine - sono molto simili.
Vertebrati
Quattro opsine di fotopigmento esistono nei pesci teleostei, nei rettili e negli uccelli. Questo suggerisce che l'antenato comune di tetrapodi e amnioti (~360 milioni di anni fa) aveva:
"bastoncelli e quattro classi spettrali di cono che rappresentano ciascuna una delle cinque famiglie di pigmenti visivi. Il complemento di quattro classi di coni spettralmente distinte conferisce a queste specie il potenziale per la visione tetracromatica dei colori".
Mammiferi
Al contrario, i mammiferi hanno perso gran parte della loro capacità di visione a colori durante il lungo periodo del Mesozoico in cui vivevano come animali notturni.
"...due famiglie di geni dell'opsina del cono appaiono nei mammiferi euteri contemporanei e, ad eccezione di alcuni primati, nessuno di questi animali deriva più di un singolo tipo di fotopigmento da ciascuna delle loro due famiglie di geni".
Molti primati vivono come animali diurni, e un gruppo - le scimmie del Vecchio Mondo - ha sviluppato la visione tricromatica. Le scimmie antropomorfe e gli esseri umani discendono da questo gruppo di scimmie, e hanno anche una buona visione dei colori. Così succede che la maggior parte delle scimmie e degli esseri umani hanno una buona visione dei colori, ma la maggior parte degli altri mammiferi euteri non ce l'hanno: Hanno solo due opsine e sono bicromatici.
Luce UV
La luce ultravioletta gioca un ruolo nella percezione del colore in molti animali, specialmente negli insetti.
La visione a colori, con discriminazione UV, è presente in molti artropodi - gli unici animali terrestri oltre ai vertebrati ad avere questo tratto.
Uccelli, tartarughe, lucertole, molti pesci e alcuni roditori hanno recettori UV nelle loro retine. Questi animali possono vedere i modelli UV che si trovano sui fiori e altri animali selvatici che sono altrimenti invisibili all'occhio umano.
Domande e risposte
D: Cosa fa sì che la luce venga vista in base alla sua lunghezza d'onda?
R: L'evoluzione della visione a colori fa sì che la luce venga vista in base alla sua lunghezza d'onda.
D: Quali sono i vantaggi della visione a colori?
R: I vantaggi della visione a colori sono che aiuta gli animali a trovare il cibo e anche i predatori utilizzano la visione a colori per trovare le loro prede.
D: Cosa permette loro di fare la visione a colori di molti erbivori?
R: La visione dei colori di molti erbivori permette loro di vedere i frutti o le foglie (immature) che sono buoni da mangiare.
D: Come fanno i colibrì a riconoscere determinati fiori?
R: I colibrì riconoscono determinati fiori dal colore.
D: Qual è il ruolo dei bastoncelli nella retina dei mammiferi notturni?
R: Il ruolo dei bastoncelli nella retina dei mammiferi notturni è migliore, in quanto raccolgono meglio la luce e lo spazio sulla retina viene utilizzato meglio con più bastoncelli.
D: Quali animali hanno una visione dei colori molto meno sviluppata?
R: I mammiferi notturni hanno una visione dei colori molto meno sviluppata.
D: Le differenze di colore sono visibili al buio?
R: No, le differenze di colore sono molto meno visibili al buio.
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