虹彩の色を決定づける主たる要因は、メラノサイト（色素細胞）が産生する「メラニン色素（主にユーメラニン）」の量です。色素が豊富であれば濃い茶色や黒褐色になり、色素が極端に少なければ散乱光によって青や灰色に見えます。では、なぜ左右の虹彩で色素量に差が生じるのでしょうか。そこには「先天性」と「後天性」の2つのルートが存在します。
1. 先天的な要因：遺伝子のモザイク現象と症候群
生まれつき左右の瞳の色が異なる先天性の場合、受精卵から細胞分裂を繰り返す発生段階において、メラニン合成に関与する遺伝子群（OCA2やHERC2など）の変異や「体細胞モザイク」が発生することが主因となります。胎児期に神経堤細胞が眼球へと遊走する過程で、片方の眼球組織にのみメラニン産生の指令系統の差異が生じる現象です。
また、代表的な先天性疾患として知られるのが「ワーデンブルグ症候群（Waardenburg syndrome）」です。これは神経堤細胞の発生異常に起因する遺伝性疾患で、虹彩異色のほかに「感音難聴」「前額部の白髪（若白髪）」「皮膚の脱色素斑」などを伴う特徴があります。日本国内の遺伝診療科でも確定診断される例があり、オッドアイが単なる外見的個性にとどまらず、身体機能の評価を要する疾患の一徴候であるケースは少なくありません。
2. 後天的な要因：外傷、薬剤の副作用、そして眼病
成人になってから「左右の目の色が変わってきた」という場合、その大半は後天的な外傷や病気が原因です。主に以下のような臨床ケースが確認されています。
- 緑内障治療薬（プロスタグランジン関連点眼薬）：緑内障の点眼治療において、副作用として虹彩のメラニン産生が亢進し、点眼を続けた片方の目だけが濃い茶色に変色する事例が多発しています。
- 眼球の外傷・打撲：事故やスポーツで眼球に強い衝撃を受けると、虹彩組織の損傷や内出血、神経麻痺によって色素が脱落し、変色を来すことがあります。
- フックス虹彩毛様体炎：慢性の眼内炎症によって虹彩実質が萎縮し、罹患した側の虹彩が白っぽく退色していきます。
- ホルネル症候群（Horner syndrome）：交感神経の障害により、縮瞳（瞳孔が小さくなる）、眼瞼下垂（まぶたが下がる）とともに、障害側の虹彩色素沈着が阻害される病態です。
