Das Bild wird bunter

News: Das Bild wird bunter

Was den Weg bis in die Schulbücher geschafft hat, das stimmt! Aber in der Wissenschaft währt nichts ewig, und so müssen mitunter auch sicher geglaubte Erkenntnisse noch einmal auf den experimentellen Prüfstand. Jahrzehntelang glaubten Forscher, das Rätsel des Farbsehens im wesentlichen gelöst zu haben: Spezielle Rezeptoren schlucken Licht mit der passenden Wellenlänge, also rote, grüne oder blaue Photonen. Die Eigenschaften der absorbierenden Pigmente legt jeweils ein Protein fest. Bislang hatten die Wissenschaftler jedoch einen unscheinbaren Beteiligten übersehen: Erst die Umgebungstemperatur und die Art, wie die Lichtrezeptoren sie nutzen, legt fest, welche Farbe zu welchem Rezeptor paßt.

Die meisten Wirbeltiere erkennen Farben nach dem gleichen Prinzip: Ein Photon mit einer bestimmten Wellenlänge fällt in der Retina auf eine spezialisierte Zelle, die in einem Membranstapel eine große Menge des Proteins Rhodopsin trägt. Das darin enthaltene Farbmolekül Retinal absorbiert das Photon, sofern dessen Energie geeignet ist, um den Übergang vom Grund- in den angeregten Zustand anzutreiben. Welche Farbe das passende Photon dafür haben muß, bestimmt der Proteinanteil des Rhodopsins, das Opsin. Je nachdem, welche Variante in dem Rezeptor vorliegt, unterscheidet man zwischen drei sogenannten Zapfentypen, die hauptsächlich blaues, grünes oder rotes Licht absorbieren. Die Energie des Lichtes nutzt das Rhodopsin, um seine Form zu verändern, was wiederum eine Ereigniskaskade auslöst, an deren Ende ein Nervenimpuls zum Gehirn steht.

Dieses Modell bestimmte seit den vierziger Jahren das Bild vom Farbsehen. Jeder Rhodopsin-Typ sollte nur auf Photonen bestimmter Energie ansprechen: Rotes Licht ist zu langwellig, um blaue Zapfen anzuregen, blaue Photonen besitzen dagegen zu viel Energie für den Rot-Rezeptor. Die Umgebungswärme spielte in dieser Theorie keine Rolle.

Kristian Donner von der University of Helsinki und Ari Koskelainen von der Helsinki University of Technology glauben nun aber, daß gerade die Art und Weise, wie die Zapfen die Wärme aufnehmen, weiterleiten und umsetzen, entscheidet, welche Farbe ein Rezeptor wahrnimmt (Nature vom 13. Januar 2000). Sie isolierten Netzhäute aus Frosch- und Krötenaugen und bestrahlten diese bei verschiedenen Temperaturen mit Licht. Dadurch wollten die Forscher feststellen, welche Energieschwelle Photonen überschreiten müssen, um bei den einzelnen Rezeptor-Typen ein Signal auszulösen. Sie erwarteten niedrige Werte für die Rot-, mittlere für die Grün- und hohe für die Blau-Zapfen. "Stattdessen", sagt Donner, "waren sie alle nahezu ununterscheidbar." Zwei der Grün-Pigmente – eines aus einem Frosch, das andere von einer Kröte – hatten sogar völlig unterschiedliche Energieschwellen, obwohl sie die gleichen Farben absorbieren.

Donner kann sich diese Ergebnisse nur so erklären, daß die Zapfen unterschiedlich gut die Umgebungswärme aufnehmen. Sind die Rot-Rezeptoren darin besser, so erwartet das Photon gewissermaßen schon eine "Trittleiter" vor der Hürde, mit deren Hilfe es leichter über die Aktivierungsschwelle gelangt. Beim Blau-Rezeptor muß das Licht dagegen die notwendige Energie selbst mitbringen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 10.1.2000
"Retinsäure – der Dimmer für das Auge?"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 16.12.1999
"Sehen auf neuen Wegen"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

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