Все дневные животные обладают цветовым зрением - способностью различать излучения по спектральному составу, независимо от их интенсивности. Цветоразличение обеспечивается 1) наличием в сетчатке двух и более типов колбочек с различными кривыми спектральной чувствительности (приемников) и нервных клеток, сравнивающих сигналы от разных приемников. Окончательное суждение о цветоразличении (использовании имеющихся в сетчатке возможностей) можно составить на основании поведенческих реакций животного, врожденном предпочтении или при тестировании в эксперименте. Богатство цветовых ощущений, размерность цветового зрения, зависит от количества приемников. Многие виды рыб, рептилий и птиц - тетрахроматы. 220 млн лет тому назад появились первые млекопитающие. Чтобы избежать конкуренции царствовавших тогда рептилий (строго дневных холоднокровных животных) они перешли к скрытному и
ночному образу жизни, что могли себе позволить, т.к. были теплокровными. Требования к зрению стали другими. Колбочки не работают при малых освещенностях, и произошла утрата 2 из 4 генов колбочковых пигментов. Остались синечувствительные и средневолновочувствительные колбочки. Млекопитающие стали дихроматами. Часть колбочек трансмутировала в палочки – рецепторы с большей абсолютной чувствительностью. Палочко-колбочковой сетчаткой с двумя типами колбочек обладает большинство современных млекопитающих. Среди млекопитающих только приматы, в том числе человек, и три вида сумчатых Австралии - трихроматы.
Спектральная чувствительность колбочки определяется светочувствительным пигментом, находящимся в ее наружном сегменте. Это трансмембранный семидоменный белок опсин, связанный с хромофором – ретиналем. У обезьян Старого Света опсин синечувствительного пигмента кодируется геном, находящимся в седьмой хромосоме, гены двух других (средневолново- и длинноволновочувствительных) расположены тандемом в Х-хромосоме. Дисфункция или отсутствие одного из генов вызывает патологии цветового зрения.
При помощи адаптивной оптики вкупе с денситометрией удалось увидеть расположение и плотность трех типов колбочек в сетчатке живого человека. Бросается в глаза, во-первых, их случайное расположение в отличие от регулярных мозаик колбочек (например) рыб. Во-вторых, у разных обследованных людей соотношение красных и зеленых колбочек варьирует от 1,1:1 до 15,8: 1. Синие колбочки у всех обследованных составляли около 10% от общего количества колбочек. Все обследованные люди имели нормальное ЦЗ по обычным психофизическим тестам. Этот метод совместно с генетическим анализом раскрыли причины разных форм дихромазии человека.
Цветовое зрение обезьян Нового Света организовано иначе. В Х-хромосоме у них находится единственный ген, но он имеет три аллеля. Все самцы и гомозиготные самки – дихроматы. Гетерозиготные самки трихроматы. Такое цветовое зрение называется полиморфным. Эволюция цветового зрения обезьян пошла разными путями после разделения материков 40 млн лет тому назад.
Трихроматическое зрение облегчает обезьянам находить зрелые плоды и молодые питательные съедобные листья на фоне зрелой листвы. Оно полезно при половом отборе и в социальном общении.
В 2007 году двум взрослым самцам саймири (дихроматам) был инъецирован под сетчатку ген красночувствительного пигмента человека. Через 20 недель он встроился в треть средневолновочувствительных колбочек и заработал. Дихроматы превратились в трихроматов. По психофизическим тестам трихроматическое зрение сохраняется до сих пор. Это значит, что мозг взрослой обезьяны-дихромата смог использовать информацию от вновь приобретенного фоторецептора. Кроме того, результаты этого опыта открывают новые возможности терапии генетических заболеваний сетчатки человека.