WIE REGELMATIG met vrienden van mening verschilt over de vraag welke kleur een nieuwe jas precies heeft, kan na vandaag een einde maken aan het gekibbel: wanneer de wetenschap ons niet bedriegt, is de kans groot dat beide ruziemakers inderdaad verschillende kleuren zien.
Weinig eigenschappen van een voorwerp zijn zo moeilijk te meten als hun kleur. Want in de praktijk bestaan bijna alle kleuren die wij waarnemen in werkelijkheid uit een bonte mengeling van licht van vele golflengten, en bepalen uiteindelijk onze hersenen welke ‘kleur’ aan die warboel wordt toegekend.
Dat betekent niet, dat er geen licht met eenduidige kleuren bestaat. Met speciale lampen, lenzen en filters is licht te maken dat bestaat uit één golflengte. Lasers werken met dit ‘mono-chromatische’ licht, en ook het natriumlicht langs de nachtelijke snelweg bestaat grotendeels uit licht van één golflengte.
Zonnestralen daarentegen bevatten licht met alle mogelijke golflengtes tussen 400 en 700 nanometer – het voor de mens zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum. Voorwerpen absorberen een deel van dat spectrum en kaatsen de rest terug. Dat laatste mengsel van golflengtes moet uiteindelijk één ‘kleur’ opleveren.
De beslissing welke kleur een voorwerp heeft, valt bij de mens in de hersenen. Aan de basis van dat besluit liggen signalen afkomstig van drie soorten ‘kegeltjes’ – lichtgevoelige cellen in het netvlies van het oog: kegeltjes die het meest gevoelig zijn voor blauw licht (met een top rond de 450 nm), voor groen licht (530 nm) en rood licht (555 nm). De verhouding tussen de lichtsterktes die deze cellen waarnemen, bepaalt de kleur die aan het licht wordt toegekend.
Al vroeg ontdekte men dat sommige mensen minder kleuren kunnen onderscheiden dan andere: twee tinten die voor de één duidelijk verschillen, komen voor de ander overeen. Meestal hebben ‘kleurenblinden’ moeite om groene en rode tinten uit elkaar te houden. De eigenschap is erfelijk: vier procent van de mannen heeft er last van. Bij vrouwen komt het veel minder vaak voor.
De laatste jaren heeft onderzoek naar de erfelijke eigenschappen van de mens bevestigd dat de meesten van ons inderdaad drie verschillende genen bezitten, met het bouwplan voor drie verschillende lichtgevoelige eiwitten in het netvlies. Wanneer die eiwitten in het laboratorium worden nagemaakt, absorberen ze licht met dezelfde golflengtes als op grond van experimenten met proefpersonen was voorspeld. Er is een gen voor blauw licht, een gen voor groen licht en een gen voor rood licht.
De oorzaak voor kleurenblindheid was toen snel gevonden. Ruim één procent van alle mannen mist het gen voor rood licht, en kan daarom geen tinten onderscheiden die variëren in het rode gebied. Rode, oranje, gele en groene tinten vallen weg. Omdat ‘wit’ voor hen bestaat uit blauw en groen licht, kunnen zij wit niet onderscheiden van blauw-groen.
Ruim twee procent van alle mannen heeft geen werkend gen om groen licht op te vangen. Ook zij komen in de problemen bij rode, oranje, gele en groene tinten. Omdat zij rood en blauw licht combineren, die samen een groter deel van het spectrum omvatten, kunnen zij wel meer kleuren onderscheiden dan hun rood-blinde lotgenoten.
In de praktijk komen de verschijnselen van beide groepen grotendeels overeen, zodat ze beide ‘rood-groen-blind’ worden genoemd.
Het derde type, dat het gen voor blauw licht mist, komt even weinig bij mannen en vrouwen voor. In tegenstelling tot rood-groen-blinden kunnen blauw-blinden de tinten in het rood/oranje/geel/groene gebied prima uit elkaar houden.
Toen de genen voor de verschillende kegeltjes nader werden onderzocht, sprong meteen in het oog hoe veel ze op elkaar leken. Het sterkst geldt dat voor het groene en het rode gen: van de 348 bouwstenen van het eiwit verschillen maar 15 van elkaar. Bovendien liggen beide genen direct naast elkaar op het geslachtschromosoom.
Die twee waarnemingen leidden tot een aantrekkelijke theorie over de manier waarop ons vermogen om kleuren te onderscheiden door evolutie is ontstaan.
Twee versies
Volgens deze theorie hadden onze voorouders miljoenen jaren geleden geen drie, maar twee genen voor lichtgevoelige eiwitten: één in het blauwe gebied en één in het groen-rode gebied. Door toevallige veranderingen in het DNA dook op zeker moment echter een chromosoom op met twee exemplaren van dit groen/rode gen. Dat was geen probleem – integendeel.
Toen in de loop van de tijd nog meer toevallige veranderingen volgden, gingen de twee versies van het gen op kleine punten van elkaar verschillen. De ene variant kreeg een voorkeur voor groener licht, de andere voor roder licht. Het uiteindelijke resultaat: de hedendaagse mens heeft drie in plaats van twee soorten kegeltjes, en kan daardoor veel meer tinten in het groene en rode gebied onderscheiden. Die eigenschap zal onze voorouders in de vrije natuur geen windeieren hebben gelegd.
De verdubbeling van het groen-rode gen moet minder dan dertig miljoen jaar geleden zijn opgetreden. Want terwijl alle Europese apensoorten, net als de mens, over drie verschillende soorten kegeltjes beschikken, hebben Amerikaanse apen er maar twee. De laatste groep was dus al met het Amerikaanse continent weggedreven, toen de evolutie van het kleurenzien aan deze kant van het water nog moest beginnen.
De aanwijzingen nemen echter toe, dat die evolutie nog niet is afgelopen. Er zijn al mensen gevonden bij wie het groene gen zich opnieuw heeft verdubbeld – sommigen hebben zelfs al drie exemplaren. In de komende miljoenen jaren kunnen die genen weer langzaam uit elkaar groeien. De toekomstige mens zal zijn kleuren dan niet met drie, maar met vier verschillende soorten kegeltjes kunnen samenstellen.
Onderzoek waarvan de resultaten eerder dit jaar in het Britse wetenschappelijke tijdschrift Nature werden gepubliceerd (2 april 1992, p. 431), toont echter aan dat we niet eens miljoenen jaren hoeven te wachten. Nu al ziet een op de twee vrouwen waarschijnlijk meer kleuren dan andere vrouwen en alle mannen – al heeft ze dat zelf misschien niet eens door.
De onderzoekers zochten een verklaring voor het verschijnsel dat al sinds het eind van de vorige eeuw voor raadsels zorgde. In 1881 construeerden J. W. Strutt en B. Raleigh een methode om vast te stellen of mensen leden aan een vorm van groen-rood-blindheid. Hun proefpersonen kregen de opdracht een monochromatische kleur oranje na te bootsen door groen en rood licht met elkaar te mengen. Groen-rood-blinde proefpersonen raakten door het experiment alleen maar in verwarring.
Gedurende de vele jaren dat de ‘Raleigh-test’ wordt uitgevoerd, bleken de ‘normale’ proefpersonen steeds weer in twee groepen uiteen te vallen. De ene groep mengt, om dezelfde kleur oranje samen te stellen, net iets meer rood bij het groene licht. De verklaring voor het fenomeen bleef lange tijd onhelder.
Moderne onderzoekmethoden lijken het raadsel nu te hebben opgelost. Wanneer de genen van beide groepen proefpersonen worden onderzocht, blijken er twee varianten van het rode gen in omloop te zijn. De twee bijbehorende eiwitten verschillen maar op één van de 348 bouwstenen van elkaar.
Dat kleine verschil heeft wel een duidelijk waarneembaar effect: waar het ene eiwit het meest gevoelig is voor licht met een golflengte van 552,4 nanometer, ligt de piek van het andere eiwit bij 556,7 nanometer.
Ruim een derde van de mannelijke proefpersonen blijkt het ene type te bezitten, de rest heeft het andere. Beide groepen nemen kleuren met een rode component net iets anders waar. Voor vrouwen heeft het bestaan van twee verschillende rode genen nog grotere gevolgen. Omdat zij twee geslachtschromosomen hebben in plaats van één, bezit ongeveer de helft van hen twee verschillende genen voor rode kegeltjes. Alles bij elkaar beschikken zij dus niet over drie, maar vier soorten kegeltjes.
Hoewel nog geen experimenten zijn gepubliceerd die het hebben bewezen, is in feite maar één conclusie mogelijk: vijftig procent van alle vrouwen kan kleurtinten uit elkaar houden, die voor anderen niet te onderscheiden zijn.