چرا نمی توانیم نور فرابنفش را ببینیم؟

آریا جوان - یک زیست‌شناس تکاملی توضیح داده است که چرا چشم انسان قادر به دیدن نور فرابنفش نیست؛ در حالی که برخی از حیوانات می‌توانند آن را ببینند.

بینایی ما به ظاهر بی‌نقص است. می‌توانیم به غروب خورشید یا جنگل نگاه کنیم و سایه‌ها را ببینیم. به راحتی می‌توان فرض کرد که آنچه می‌بینیم، کم و بیش یک تصویر کامل از واقعیت است، اما این طور نیست. طیف مرئی - بخشی از تابش الکترومغناطیسی که انسان می‌تواند تشخیص دهد - فوق‌العاده باریک است و فراتر از انتهای طیف مرئی، نور فرابنفش قرار دارد که کاملاً از ادراک عادی انسان پنهان است.
به نقل از فوربس، «اسکات تراورس»(Scott Travers)، زیست‌شناس تکاملی «دانشگاه راتگرز»(Rutgers University) نوشت: انسان‌ها فقط می‌توانند کمتر از یک درصد طیف الکترومغناطیسی را ببینند. در ادامه دلیلی برای این موضوع آورده شده که تکامل ممکن است عمداً نور فرابنفش را از ما پنهان کرده باشد.
زنبورها از نور فرابنفش برای پیدا کردن گل‌ها استفاده می‌کنند. پرندگان از آن برای برقراری ارتباط بهره می‌برند. گوزن‌های شمالی حتی ممکن است از نور فرابنفش برای ردیابی شکارچیان در برف‌های قطب شمال کمک بگیرند، اما چشمان ما تقریباً به طور کامل آن را فیلتر می‌کنند.
این موضوع اغلب مردم را شگفت‌زده می‌کند، زیرا انسان‌ها از نظر بیولوژیکی کاملاً قادر به تشخیص نور فرابنفش نیستند. در واقع، شبکیه چشم ما حساسیت محدودی به طول موج‌های نزدیک به فرابنفش دارد. مانع واقعی، کمی جلوتر قرار دارد. این مانع، عدسی چشم است. عدسی چشم انسان تقریباً مانند کرم ضد آفتاب عمل می‌کند و اشعه فرابنفش را پیش از این که فرصت رسیدن به شبکیه را داشته باشد، جذب می‌کند.
این موضوع یک پرسش مهم تکاملی را مطرح می‌کند. اگر نور فرابنفش در اطراف ما وجود دارد، پس چرا انسان‌ها توانایی دیدن آن را در خود پرورش ندادند؟ پاسخ کوتاه این است که حداقل از دیدگاه تکاملی، دردسر دیدن نور فرابنفش ممکن است بیشتر از ارزش آن بوده باشد.
پژوهشی که سال ۲۰۱۱ در مجله «BMC Ophthalmology» به چاپ رسید، بررسی کرد که وقتی عدسی‌های سالم چشم انسان در معرض نور فرابنفش و نور مرئی قرار می‌گیرند، چه اتفاقی می‌افتد. پژوهشگران دریافتند که قرار گرفتن بلندمدت در معرض دوز بالای نور فرابنفش، نشانه‌هایی از آسیب ساختاری را پدید می‌آورد که به مرور زمان در بافت تجمع می‌کند. این بدان معناست که تابش نور فرابنفش به تدریج شفافیتی را که لنز برای عملکرد مؤثر به آن وابسته است، کاهش می‌دهد و از آنجا که لنز یکی از ظریف‌ترین ساختارهای نوری در بدن است، این امر می‌تواند پیامدهای زیانباری داشته باشد.
کار عدسی چشم دشوار است، زیرا باید برای دهه‌ها تقریباً به طور کامل شفاف باقی بماند؛ در حالی که به طور مداوم در معرض اشعه فرابنفش نور خورشید قرار دارد که این وضوح را تهدید می‌کند. تجمع آسیب‌های ناشی از اشعه ماوراء‌بنفش در بلندمدت می‌تواند به تشکیل آب مروارید و سایر تغییرات مرتبط با سن در چشم کمک کند. از این منظر، عدسی چشم انسان از نظر تکاملی معنا پیدا می‌کند. عدسی چشم به جای این که صرفاً به عنوان یک دستگاه فوکوس عمل کند، نقش یک فیلتر محافظ را نیز بر عهده دارد. عدسی چشم، دسترسی به طول موج فرابنفش را فدای حفظ سلامت شبکیه و وضوح بینایی می‌کند.
فراتر از این عملکردهای محافظتی نیز ممکن است مزایای دیگری برای فیلتر کردن اشعه فرابنفش وجود داشته باشد. طول موج‌های کوتاه‌تر راحت‌تر از طول موج‌های بلندتر پراکنده می‌شوند. این بدان معناست که ورود بیش از حد اشعه فرابنفش به چشم می‌تواند کنتراست تصویر و دقت بصری را به خطر بیندازد و برای یک نخستی‌سان با عمر طولانی که باید در یک دنیای بصری پیچیده حرکت کند، وضوح تصویر بیش از محدوده طیفی اهمیت داشته است.
علاوه بر این، انسان‌ها سرمایه‌گذاری زیادی روی نوع دیگری از تخصص بصری انجام داده‌اند که سه‌رنگ‌بینی است. این بدان معناست که نخستی‌سانان حساسیت فوق‌العاده‌ای به رنگ‌های قرمز، سبز و تغییرات ظریف رنگ پوست دارند؛ یعنی توانایی‌هایی که تصور می‌شود به تشخیص میوه، سیگنال‌دهی عاطفی و ارتباطات اجتماعی کمک می‌کنند.
تکامل پر از بده‌بستان است. گسترش به دید فرابنفش ممکن است مزایای کمتری را نسبت به اصلاح سیستم بینایی که از قبل داشتیم، ارائه داده باشد. بنابراین، انسان‌ها لزوماً در تکامل دید فرابنفش شکست نخورده‌اند. ما احتمالاً دلیل خوبی برای دور شدن از آن در تکامل داشته‌ایم.
تعداد کمی از انسان‌ها می‌توانند نور فرابنفش را ببینند
یک استثنای قابل توجه برای این قانون وجود دارد. افرادی که فاقد عدسی طبیعی چشم هستند - وضعیتی که به عنوان «آفاکیا»(Aphakia) شناخته می‌شود - گاهی اوقات می‌توانند نور فرابنفش را ببینند. پژوهش مهمی که در کتاب «مهارت‌های ادراکی و حرکتی» توسط «رابرت ام. اندرسون»(Robert M. Anderson) به تفصیل شرح داده شده است، نشان می‌دهد که این امر به ویژه در روزهای اولیه‌ جراحی آب مروارید و پیش از کاشت لنزهای مصنوعی داخل چشمی مدرن قابل توجه بود.
بیماران گاهی اوقات گزارش می‌دادند که پس از برداشتن عدسی طبیعی کدرشان، رنگ‌های غیرمعمول مایل به آبی یا سفید می‌بینند. برخی از آنها نور فرابنفش را به صورت بنفش کم‌رنگ یا آبی نئون توصیف می‌کردند. دلیل این تجربه این بود که بدون وجود عملکرد عدسی به عنوان فیلتر فرابنفش، نور فرابنفش بیشتری می‌تواند به شبکیه برسد.
این بدان معنا نیست که افراد مبتلا به آفاکیا ناگهان بینایی فوق‌العاده پیدا می‌کنند. شبکیه چشم انسان هنوز فاقد یک گیرنده نوری اختصاصی فرابنفش مانند سایر حیوانات است. با وجود این، مخروط‌های طول موج کوتاه ما حساسیت باقیمانده کافی را حفظ می‌کنند؛ به طوری که نور نزدیک به فرابنفش می‌تواند تحت شرایط خاصی آنها را تحریک کند.
نکته مهم این است که این موضوع نشان می‌دهد در سیستم بینایی انسان، حساسیت خفته‌ای نسبت به طول موج‌هایی وجود دارد که ما به ندرت تجربه می‌کنیم. این حساسیت کاملاً از بین نرفته و فقط مسدود شده است. تکامل، این دستگاه را تا حدی دست‌نخورده باقی گذاشته است؛ فقط برای این که یک فیلتر را روی آن قرار دهد.
دید فرابنفش چگونه است؟
تصور بیشتر مردم از دید فرابنفش، آن را به صورت خطوط درخشان، رنگ‌های درهم‌رفته و مناظر نئونی ترسیم می‌کند، اما واقعیت این است که احتمالاً بسیار ظریف‌تر خواهد بود.
ما هیچ راهی را برای تصور رنگ‌هایی که مغز ما از ابتدا برای پردازش آنها طراحی نشده است، نداریم. بینایی ما براساس سه نوع سلول مخروطی حساس به طول موج‌های بلند، متوسط ​​و کوتاه ساخته شده است و کل تجربه ما درباره رنگ، از مقایسه بین این سه سیگنال پدیدار می‌شود.
بسیاری از حیوانات حساس به نور فرابنفش دارای یک گیرنده نوری اضافی هستند که به طور ویژه برای طول موج‌های فرابنفش تنظیم شده است. به عنوان مثال، پرندگان اغلب یک کانال رنگ چهارم دارند که برای انسان در دسترس نیست. دنیای بصری آنها ممکن است شامل تمایزهایی باشد که ما به معنای واقعی کلمه نمی‌توانیم آنها را تصور کنیم، اما برای انسان‌ها، تلاش کردن برای تصور دید واقعی فرابنفش مانند تلاش برای تصور یک رنگ اصلی کاملاً جدید است. هم زبان و هم تخیل ما مطمئناً شکست خواهند خورد.
انسان‌ها نوعی سیستم بینایی را تکامل داده‌اند که برای دید واضح در طول روز، سیگنال‌دهی اجتماعی و محافظت بلندمدت از شبکیه تنظیم شده است. پرندگان سیستمی را تکامل داده‌اند که قادر به خواندن سیگنال‌های فرابنفش نامرئی برای ماست. زنبورها چشمانی را تکامل داده‌اند که طول موج‌هایی غیر قابل تشخیص برای انسان‌ها در خود دارند. جهان بین گونه‌ها تغییر نکرده است. روزنه‌هایی تغییر کرده‌اند که هر موجود از طریق آنها خود را می‌بیند.
دید فرابنفش فقط یکی از اختراعات عجیب تکامل است.