Lucas Bergowsky wytłumaczył tu niedawno, dlaczego złoto jest złote. Dzięki temu dowiedzieliśmy się, że złoto zawdzięcza swój unikatowy kolor efektom relatywistycznym. Sprawa koloru złota ma jednak również inne aspekty, w tym biologiczny, kognitywny i językoznawczy.

Jak postrzegamy kolory i jak nas oko łudzi

Zacznijmy od biologii. Podobnie jak pozostałe małpy wąskonose (i niezależnie od nich niektóre szerokonose) Homo sapiens może się poszczycić widzeniem trichromatycznym, korzystającym z trzech receptorów barw: przestrzeń rozpoznawalnych przez nas kolorów jest dzięki temu trójwymiarowa, a nie dwuwymiarowa, jak u innych łożyskowców (trichromatyzm występuje również u części torbaczy). Mimo to jesteśmy kalekami w porównaniu z większością pozostałych kręgowców. Ich wspólny przodek miał widzenie tetrachromatyczne (czteroreceptorowe), zachowane u większości linii potomnych – bezszczękowców, ryb, płazów, gadów i ptaków. Wczesne ssaki prawdopodobnie straciły jeden z odziedziczonych receptorów, a u przodków stekowców oraz (niezależnie) torbaczy i łożyskowców zanikł jeden z pozostałych. Zwykle tłumaczy się to nocnym trybem życia mezozoicznych ssaków. Przy słabym świetle wyraźne widzenie barw nie ma wielkiego znaczenia dla przeżycia i sukcesu reprodukcyjnego, dlatego przypadkowe mutacje uszkadzające geny kodujące receptory barw nie były surowo karane przez dobór naturalny i mogły się utrwalić w populacji naszych dalekich przodków, żyjących w cieniu wielkich dinozaurów.

Można tu i ówdzie przeczytać w popularnych źródłach, że ludzkie oko analizuje barwy w systemie RGB, czyli że w czopkach (komórkach siatkówki oka odpowiedzialnych za rozróżnianie barw), występują receptory wrażliwe na czerwień (red), zieleń (green) i kolor niebieski (blue). Trzeba sprostować tę informację. Oto co się stało i co z tego wynikło.

Przodek naczelnych miał dwa pigmenty wzrokowe wybiórczo wrażliwe na barwy. Były to światłoczułe białka nazywane SWS1 (short-wave sensitive) i LWS (long-wave sensitive). Każde z nich reagowało na dość szeroki zakres długości fal elektromagnetycznych. Białko SWS1 było pobudzane przez fale o długości ok. 355–445 nm, a LWS – ok. 500–570 nm. Pierwszy zakres odpowiada mniej więcej monochromatycznemu światłu fioletowemu (ale zahacza też o nadfiolet), a drugi – zielonemu. Nie oznacza to, że posiadacze takich receptorów widzą tylko fiolet i zieleń. Ich oko i mózg rozpoznają np. kolor niebieski jako światło, które silniej pobudza receptor SWS1 niż receptor LWS, a kolor żółty jako światło, które dość silnie pobudza LWS, ale na które zupełnie nie reaguje SWS1. Brak im jednak receptorów, które umożliwiłyby na przykład zróżnicowanie reakcji na odcienie od ciepłej zieleni przez barwy żółtą i pomarańczową do czerwonej.

U przodka małp wąskonosych gen kodujący receptor LWS (położony na chromosomie płciowym X)¹ uległ przypadkowej duplikacji, po czym każda z kopii zaczęła ewoluować niezależnie. Kilka drobnych mutacji doprowadziło do tego, że dziś białka receptorowe kodowane przez każdą z kopii różnią się trzema spośród 364 aminokwasów. To z pozoru niewiele (białka są identyczne w 99,2%), ale ta drobna różnica ma znaczenie dla ich światłoczułości. Wskutek tego oko ludzkie zawiera trzy receptory wrażliwe na następujące długości fali świetlnej: S (krótkie), M (średnie) i L (długie). M i L powstały wskutek wspomnianej wyżej duplikacji, natomiast S kontynuuje wprost dawne SWS1, odziedziczone po przodkach kręgowców. S reaguje najsilniej na fale o długości ok. 420 nm (fiolet), M – ok. 530 nm (chłodna zieleń wpadająca w cyjan), a L – ok. 560 nm (ciepła zieleń wpadająca w żółć). Zauważmy, że nie posiadamy białka wyspecjalizowanego w reagowaniu na czerwień (zakres 625–740 nm). Skąd zatem mózg wie, że światło docierające do oka jest czerwone? Dlatego, że zakres wrażliwości receptora L sięga aż po granicę widzialności światła długofalowego, natomiast wrażliwość M szybko spada w zakresie odpowiadającym barwie pomarańczowej. Zatem czerwień (w odróżnieniu od żółci czy zieleni) pobudza niemal wyłącznie receptor L, podczas gdy np. dla barwy żółtozielonej L pobudzany jest maksymalnie, ale M również silnie. Porównując te reakcje, mózg kalkuluje, z jakim światłem ma do czynienia.

W ogóle barwy od zielonej do żółtej najintensywniej oddziałują na ludzkie oko, bo pobudzają jednocześnie dwa blisko spokrewnione receptory. Złoto znakomicie odbija światło żółte, pomarańczowe i czerwone, a także promieniowanie podczerwone, nieco słabiej światło zielone, a najsłabiej – niebieskie i fioletowe. Choć zatem odbite od złota światło zbliżone do białego, np. słoneczne, jest mieszaniną dużego zakresu długości fal, receptory M i L reagują tak samo, jak gdyby to światło monochromatyczne pomarańczowożółte (ok. 590 nm).

Trzeba pamiętać, że oko nie odróżnia barw monochromatycznych od mieszanki światła o różnej długości fal wywołującej taki sam efekt fizjologiczny. Dlatego dajemy się oszukać monitorom kolorowym, stwarzającym np. iluzję barwy żółtej przez addytywne mieszanie światła czerwonego i zielonego (emitowanego przez dwa spośród trzech subpikseli składających się na każdy element obrazu). Istnieją barwy mieszane, którym nie odpowiada żadna długość fali światła monochromatycznego. Łącząc w równych proporcjach światło czerwone i niebieskie, otrzymujemy kolor purpurowy, który nasz mózg odbiera jako naturalne domknięcie „koła barw” między czerwienią a fioletem. Pobudzane są wtedy receptory L i S z pominięciem M, a przecież żadna „czysta” fala elektromagnetyczna o określonej długości nie mogłaby wywołać takiego efektu. Dlatego percepcji koloru nie można utożsamiać wprost z fizycznymi parametrami fali świetlnej.

A zatem złoto nie jest w zasadzie żółte w sensie fizycznym. Odbite of niego światło stanowi kontinuum odcieni żółtych, pomarańczowych i czerwonych z niejaką domieszką zieleni (nie wspominając o niewidzialnych odcieniach podczerwieni). Z percepcyjnego punktu widzenia ta mieszanka jest jednak równoważna barwie pomarańczowożółtej, na którą oko i mózg (interpretujący „odczyty” receptorów siatkówki) zareagowałyby tak samo. Ekran komputera lub telewizora wywołuje ten sam efekt, mieszając światło czerwone i zielone w stosunku 255 : 215 (bez dodawania barwy niebieskiej).

Widzenie barw a ewolucja nazw kolorów

Zważywszy, że charakterystyki pobudzenia receptorów M i L w znacznym stopniu nakładają się na siebie, trudno się dziwić, że są języki, w których kolor żółty i zielony (a przynajmniej jego ciepłe odcienie) są zaliczane do tej samej „barwy podstawowej” określanej za pomocą jednego słowa. Tak jest np. w języku kwaḱwala (kwakiutl) z rodziny wakaszańskiej, używanym nad Cieśniną Królowej Charlotty w zachodniej Kanadzie. Słowo łanxa [ɬənχa] oznacza w nim zarówno kolor zielony, jak i żółty. Podobnie w starożytnym języku akadyjskim z rodziny semickiej (Mezopotamia) przymiotnik warqum [warkʼum] odnosił się do obu kolorów.

Nie inaczej było w języku praindoeuropejskim. Istniał w nim rdzeń leksykalny *ǵʰelh₃-.¹ Zachował się on w językach bałtyjskich w funkcji czasownika o znaczeniu ‘zazielenić się’ (litewskie žélti, łotewskie zelt), można więc sądzić, że pochodzące od niego rzeczowniki i przymiotniki odnosiły się pierwotnie do koloru młodej roślinności, a może też niedojrzałych owoców (nie tylko w języku polskich zwanych „zielonymi”, niekoniecznie w zgodzie ze stanem faktycznym). Weźmy na przykład derywat przymiotnikowy *ǵʰl̥h₃-ró- (z tzw. stopniem zanikowym rdzenia: wskutek utraty samogłoski spółgłoska *l stała się sylabiczna). Rozwinął się on w klasyczne greckie kʰlōrós, słowo oznaczające różne odcienie zielonego, ale także kolor miodu lub piasku, zatem pokrywające się znaczeniowo z naszą koncepcją koloru zarówno zielonego, jak i żółtego. Przymiotnika tego, po konsultacji z kolegami, użył sir Humphry Davy w roku 1810, aby nazwać nowo odkryty pierwiastek, żółtozielony gaz – chlor (angielskie chlorine).

Losy spółgłoski *ǵʰ w językach potomnych były dość skomplikowane, bo ona sama miała skomplikowaną artykulację. Była spalatalizowana (zmiękczona) w porównaniu ze „zwykłym” *g, a jednocześnie wymawiana z przydechem (dźwięcznym, a zatem należała do tzw. spółgłosek „dyszących”). Oprócz starogreckiego kʰ jej refleksami były np. łacińskie h (na początku wyrazu) i pragermańskie *g (z utratą przydechu). W językach bałtosłowiańskich i indoirańskich palatalność zaczęła dominować nad tylnojęzykowym charakterem *ǵʰ, czego skutkiem był jej rozwój w spółgłoskę zwartoszczelinową *dźʰ. Przydech zachował się w językach indoaryjskich (w sanskrycie *dźʰ zmieniło się w dźwięczne h [ɦ]), znikł natomiast w irańskich (rezultatem było np. staroperskie d, awestyjskie z) i w bałtosłowiańskich, gdzie z *dź powstało litewskie ž [ʒ] oraz łotewskie, staropruskie i słowiańskie [z]. Była też drobna komplikacja: w linii prowadzącej do języków bałtosłowiańskich w stopniu zanikowym morfemu *ǵʰelh₃-, czyli *ǵʰl̥h₃-, spółgłoska początkowa w pozycji przed slylabicznym *l̥ mogła utracić palatalność, czyli ulec stwardnieniu, zmieniając się w *gʰ, a następnie (po utracie przydechu) w *g. Wrócimy jeszcze do tego faktu.

Tymczasem jednak zawieśmy na chwilę wątek bałtosłowiański i spójrzmy na języki germańskie, gdzie zachował się m.in. przymiotnik *ǵʰelh₃-wó- > pragermańskie *gelwa- ‘żółty’ (Germanie dorobili się nowego, wyspecjalizowanego przymiotnika o znaczeniu ‘zielony’, więc znaczenie starej nazwy koloru uległo zawężeniu). Jego refleksem było staroangielskie ġeolu (dopełniacz ġeolwes). Kropka nad g oznacza, że w tej pozycji (przed samogłoską przednią) spółgłoska staroangielska uległa zmiękczeniu i zaczęła być wymawiana jako [j] – dlatego dzisiaj ta nazwa koloru brzmi yellow (ale w niemieckim mamy gelb). Istniał też inny pokrewny wyraz, przymiotnik odczasownikowy: *ǵʰl̥h₃-tó- (o pierwotnym znaczeniu ‘zmieniający kolor na zielony/żółty’). Można go było przerobić na rzeczownik (rodzaju nijakiego), przesuwając akcent na pierwszą sylabę: *ǵʰĺ̥h₃tom ‘coś zielonego/żółtego’. Po utworzeniu tego słowa zadziałały charakterystyczne pragermańskie zmiany spółgłosek, określane zbiorowo jako prawo Grimma, oraz kilka innych regularnych zmian. Ich rezultatem było pragermańskie *gulþą > staroangielskie gold (i niemieckie Gold). Tu, w pozycji przed samogłoską tylną, zmiękczenie nie zaszło. Zapamiętajmy zatem, że germańskie złoto to ‘coś żółtego, żółty metal’.

W językach bałtosłowiańskich przymiotnik *ǵʰl̥h₃-tó- utrzymał się, ewoluując w *gl̥Hto- (ze wspomnianym wyżej stwardnieniem), a następnie *gilHta- (ze specyficznie bałtosłowiańskim rozwojem spółgłoski sylabicznej w sekwencję *il). W języku prasłowiańskim *g uległo zmiękczeniu przed *i i powstała forma *žьltъ, będąca przodkiem polskiego słowa żółty. A zatem żółty i angielskie gold różniły się kiedyś tylko miejscem akcentowania, ponieważ jedno z nich było przymiotnikiem, a drugie – utworzonym od tego przymiotnika rzeczownikiem.

Przodkowie Bałtosłowian także utworzyli pokrewny rzeczownik rodzaju nijakiego od przymiotnika *ǵʰl̥h₃tó-, ale w odrobinę inny sposób niż ich pragermańscy krewni. Wstawili mianowicie wewnątrz rdzenia samogłoskę *o. Powstała w ten sposób forma *ǵʰolh₃tom, która rozwinęła się regularnie w prasłowiańskie *zolto (tym razem bez stwardnienia początkowej spółgłoski, bo nie zachodziło ono przed samogłoską). Regularnym refleksem formy prasłowiańskiej jest polskie złoto. A zatem – podsumowując – złoto jest bliskim krewnym angielskiego gold. Oba zostały urobione od tego samego prajęzykowego przymiotnika, zachowanego zresztą w polskim jako żółty.

Na tym jednak nie koniec, bo rdzeń *ǵʰelh₃- (czyli bałtosłowiańskie *dźelH- > słowiańskie *zel-) pozostał także produktywnym źródłem słów oznaczających kolor zielony i różne zielone obiekty. Wystarczy wspomnieć prasłowiańskie *zelenъ > polskie zielony albo rzeczownik zbiorowy *zelьje ‘masa zieleni’ > polskie ziele. A zatem nazwy kolorów zielonego i żółtego, choć różne, pozostają w naszym języku spokrewnione, podobnie jak geny kodujące receptory M i L. Od tego samego rdzenia mamy też nazwę żółci (nie koloru, ale substancji produkowanej przez woreczek żółciowy). Występuje ona w językach słowiańskich w dwóch wariantach, *zьlčь i *žьlčь wskutek nieco nieregularnego rozwoju spowodowanego kontaminacją (wpływem skojarzeniowym wyrazów bliskoznacznych) lub odpodobnieniem fonetycznym spółgłosek trudnych do wymawiania w bliskim sąsiedztwie. Z obu tych powodów *žьlčь dało w polskim żółć zamiast oczekiwanego *żółcz (nazwę wydzieliny skojarzono z rzeczownikiem abstrakcyjnym oznaczającym ‘kolor żółty’).

Listę wyrazów pokrewnych oznaczających rozmaite rzeczy żółte i zielone w językach indoeuropejskich można by było ciągnąć jeszcze długo. Ograniczę się tylko do przykładu z języków indoirańskich: mamy staroindyjskie híraṇyam, staroperskie daranija i awestyjskie zarańiiəm. Wszystkie one pochodzą od praindoirańskiego *dźʰr̥Hanyam < *ǵʰl̥h₃-en-jo-m. Obok nich istniał przymiotnik *ǵʰolh₃-i- lub *ǵʰelh₃-i- > indoirańskie *dźʰarHi- > staroindyjskie hari- ‘zielony/żółty’ (także ‘płowy’ lub ‘brązowy’). Stąd pochodzi współczesne perskie zar ‘złoto’.

Ta językowa gra kolorów z udziałem zieleni, żółci i złota jest ciekawą konsekwencją faktu, że około 30 mln lat temu u przodka małp wąskonosych zduplikował się pewien gen na chromosomie X, oraz tego, że nasz mózg dysponuje bardzo niepełną informacją o składzie światła padającego na siatkówkę oka. Do tego dołożyły się oczywiście efekty relatywistyczne zachodzące na zewnętrznej powłoce elektronowej atomu złota.

Przypisy

¹⁾ Ma to podstawowe znaczenie dla zrozumienia, dlaczego mężczyźni wielokrotnie częściej niż kobiety bywają dotknięci zaburzeniami widzenia barw. Każda kobieta ma dwa chromosomy X, a zatem dodatkowe kopie genów kodujących receptory M i L. Jeśli nawet któryś z nich ulegnie uszkodzeniu, pozostaje jego w pełni funkcjonalny odpowiednik na drugim chromosomie X. Mężczyzna, jako posiadacz tylko jednego chromosomu X, nie ma „kopii zapasowej”, która mogłaby zastąpić wadliwy gen.
²⁾ *h₃ było jedną z tzw. spółgłosek laryngalnych (oznaczanych *h₁, *h₂, *h₃), których dokładna wymowa pozostaje dyskusyjna i nie musi nas tu interesować. Wystarczy wiedzieć, że była to tylnojęzykowa spółgłoska szczelinowa, która w większości języków indoeuropejskich zanikła, pozostawiając tu i ówdzie ślady swojej obecności w postaci wpływu na sąsiednie głoski. W prezentowanych tu rekonstrukcjach bałtosłowiańskich i indoirańskich *H oznacza taki fonetyczny ślad dawnej spółgłoski laryngalnej.
³⁾ O tym, czym były i jak brzmiały samogłoski *ь i *ъ, czyli tzw. prasłowiańskie jery, pisałem tutaj.

Opisy ilustracji

Ryc. 1: Znormalizowany wykres reakcji ludzkich receptorów S, M i L na światło o różnej długości fali (w nanometrach). Autor: Vanessaezekowitz. Źródło: Wikipedia (licencja CC BY 3.0).
Ryc. 2: Powiększenie fragmentu ekranu laptopa z ikonką aplikacji MS Word. Widoczne są subpiksele odpowiedzialne za mieszanie barw. Wrażenie koloru białego i odcieni szarości powstaje wskutek addytywnego składania barwy czerwonej, zielonej i niebieskiej w równych proporcjach. Foto: Piotr Gąsiorowski.
Ryc. 3: Młode liście dębu szypułkowego (Quercus robur). Foto: Dimìtar Nàydenov. Żródło: Wikipedia (licencja CC BY-SA 4.0).