Wie sehen unsere Augen die Farben? Um die Beantwortung dieser Frage hat sich die Forschung 150 Jahre lang vergeblich bemüht. Jetzt aber sieht es so aus, als seien Wissenschaftler der beiden amerikanischen Universitäten Harvard und John Hopkins auf dem Wege zur Erklärung des Farbsehens ein gutes Stück vorangekommen.

Die beiden Forschergruppen, die ohne Zweifel an der Grenze des gegenwärtig technisch Möglichen gearbeitet haben, erbrachten unabhängig voneinander den direkten Nachweis dafür, daß sich in der Netzhaut drei Typen von Farbrezeptoren befinden: einer reagiert auf blaues Licht, ein anderer auf grünes und ein dritter auf rotes Licht. Vermutlich hat also der englische Physiker Thomas Young, der im achtzehnten Jahrhundert als erster eine Dreifarben-Theorie des Sehens aufstellte, recht gehabt.

Die Rezeptoren für blaues und rotes Licht haben W. B. Marks, W. H. Dobelle und E. F. Mac Nichol von der Johns Hopkins Universität entdeckt. Der Nachweis einer grünempfindlichen Sehzelle gelang diesen drei Wissenschaftlern aber nur in der Retina eines Affenauges. Hierüber berichteten die Forscher bereits Mitte März in der amerikanischen Wissenschafts-Zeitschrift "Science". Daß ein Grünrezeptor auch im menschlichen Auge existiert, stellten jetzt die Harvard-Professoren Paul K. Brown und George Wald fest. Ihr Bericht erschien am 6. April ebenfalls im "Science".

Die Retina (Netzhaut) in unserem Auge enthält Tausende von winzigen Sehzellen: Stäbchen und ein Zäpfchen. Die Stäbchen treten während der Dämmerung in Aktion, wenn "alle Katzen grau" sind; diese Sehelemente vermitteln nur Grautöne an den Wahrnehmungsmechanismus im Gehirn. Das Farbensehen ermöglichen dagegen die Zäpfchen. Beide Sehzellentypen enthalten Pigment, das gebleicht wird, wenn Licht auf die Sehelemente fällt. Hierbei wird das Pigment in zwei Substanzen aufgespalten, in Retinin, ein Derivat des Vitamins A, und in den Eiweißstoff Opsin. Ein spezielles Enzym sorgt dafür, daß nach einiger Zeit die beiden Stoffe wieder eine Verbindung miteinander eingehen. Dieser chemische Prozeß stellt das erste Glied in der Reaktionskette dar, die letztlich zur visuellen Wahrnehmung führt.

Wie nun das Auge die verschiedenen Farben erfaßt, darüber hat Thomas Young (1773–1829) eine von Helmholtz später vervollständigte Theorie aufgestellt. Sie basiert auf der physikalischen Erkenntnis, daß sich jeder beliebige Farbton als Gemisch dreier Grundfarben herstellen läßt. Young kehrte dieses Gesetz um und postulierte: Im Auge befinden sich drei Arten von Sehstoffen, von denen jeder auf eine der drei Grundfarben Blau, Grün und Rot anspricht. Im Gehirn findet dann "auf irgendeine Weise" die Mischung der drei getrennten Nervenimpulse statt, wodurch der entsprechende Farbeindruck entsteht.

Inzwischen haben Biologen und Physiker viele andere Modelle des Farbensehens entworfen. Die meisten sind lediglich Verfeinerungen der "Dreikomponenten-Theorie" von Young und Helmholtz, doch es gibt auch Hypothesen, die die Exi-Stenz nur eines für alle Farben gleich empfindlichen Pigments voraussetzen und den Zäpfchen besondere physikalische Eigenschaften, in ihrer Reaktion auf verschiedene Lichtfrequenzen zuschreiben. Vor ein paar Jahren tauchte der Verdacht auf, es gäbe zwei Typen von Farbrezeptoren in der Netzhaut. Tatsächlich hatte Edwin Land, der Chef der Polaroid Company, gezeigt, daß zwei Lichtstrahlen verschiedener Farben genügen, um je nach deren Mischungsverhältnis dem Auge jede Farbe des Spektrums vorzugaukeln. Schließlich gibt es noch Modelle mit vier und mehr Netzhautpigmenten, in den Zäpfchen.

Alle diese Theorien fußen jedoch nur auf der hypothetischen Existenz von farbempfindlichen Substanzen in den Sehzellen. Um einen experimentellen Nachweis solcher Pigmente hatte man sich mehr als eineinhalb Jahrhunderte lang vergeblich bemüht, bis im Herbst 1963 die Professoren Brown und Wald einen rotempfindlichen und einen grünempfindlichen Sehstoff in der menschlichen Retina entdeckten. Doch es gelang den Forschern damals noch nicht zu ermitteln, ob sich die beiden Pigmente gemeinsam in einem Zäpfchen befinden oder jeweils in zwei verschiedenen. Auch erlaubte die spezielle Versuchsanordnung prinzipiell nicht den Nachweis eines blauempfindlichen Pigments.