Lupi e volpi sono strettamente correlati e condividono molte delle stesse caratteristiche. Ma guarda i loro occhi-dove i lupi hanno pupille arrotondate come gli umani, le volpi invece hanno una sottile linea verticale. Ma non si tratta solo di canini-in tutto il regno animale, gli alunni sono disponibili in tutte le forme e dimensioni. Allora perché le differenze?
È una domanda che ha a lungo interessato gli scienziati che lavorano sulla visione e sull’ottica., In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science Advances, colleghi di Durham, Berkeley e io spieghiamo perché queste forme di pupilla si sono sviluppate.
Capre, pecore, cavalli, gatti domestici e numerosi altri animali hanno pupille che variano da completamente circolari in luce debole a fessure strette o rettangoli in piena luce. La teoria stabilita per questo è che le pupille allungate consentono un maggiore controllo della quantità di luce che entra nell’occhio., Ad esempio, un gatto domestico può cambiare la sua area della pupilla di un fattore 135 da completamente dilatata a completamente ristretta, mentre gli esseri umani, con una pupilla rotonda, possono cambiare area solo di un fattore 15. Ciò è particolarmente utile per gli animali che sono attivi sia di giorno che di notte, consentendo una visione molto migliore in condizioni di scarsa illuminazione.
Tuttavia, se l’unica ragione per le pupille allungate fosse controllare la quantità di luce che entra nell’occhio, l’orientamento non sarebbe importante: orizzontale, verticale o diagonale offrirebbero tutti gli stessi vantaggi. Invece, gli alunni sono quasi sempre orizzontali o verticali, il che suggerisce che ci devono essere altri benefici che spiegano questo orientamento.
Pupille adatte ad ogni nicchia
Il nostro lavoro si è concentrato sui benefici visivi delle pupille verticali e orizzontali nei mammiferi e nei serpenti., Uno dei fattori più interessanti che abbiamo trovato è che l’orientamento della pupilla può essere collegato alla nicchia ecologica di un animale. Questo è stato descritto prima, ma siamo andati un ulteriore passo avanti per quantificare il rapporto.
Abbiamo scoperto che gli animali con pupille allungate verticalmente sono molto probabilmente predatori di imboscate che si nascondono fino a colpire la preda da una distanza relativamente ravvicinata. Essi tendono anche ad avere gli occhi sulla parte anteriore della testa. Volpi e gatti domestici sono chiari esempi di questo., La differenza tra volpi e lupi è dovuta al fatto che i lupi non sono predatori di imboscate, ma cacciano in branco, inseguendo le loro prede.
Al contrario, le pupille allungate orizzontalmente si trovano quasi sempre negli animali al pascolo, che hanno gli occhi ai lati della testa. Sono anche molto probabili essere animali da preda come pecore e capre.
Abbiamo prodotto un modello computerizzato di occhi che simula come le immagini appaiono con diverse forme di pupilla, al fine di spiegare come l’orientamento potrebbe beneficiare diversi animali., Questa modellazione ha dimostrato che le pupille allungate verticalmente in agguato predatori migliora la loro capacità di giudicare la distanza con precisione senza dover muovere la testa, che potrebbe dare via la loro presenza a potenziali prede.
Gli animali da pascolo hanno diversi problemi da affrontare. Hanno bisogno di controllare tutto intorno per la preda e hanno bisogno di fuggire rapidamente in caso di attacco. Avere gli occhi verso il lato della testa li aiuta a vedere quasi tutto intorno a loro., Avere una pupilla orizzontale aumenta la quantità di luce che possono ricevere davanti e dietro di loro, riducendo la quantità di luce dall’alto e dal basso. Ciò consente loro una visione panoramica lungo il terreno per aiutare a rilevare potenziali predatori il prima possibile. La pupilla orizzontale migliora anche la qualità dell’immagine dei piani orizzontali e questa vista migliorata a livello del suolo è anche un vantaggio quando si corre a velocità di fuga.
Quindi, le pupille allungate verticalmente aiutano i predatori di imboscate a catturare la loro preda e le pupille allungate orizzontalmente aiutano gli animali da preda a evitare i loro predatori.,
Ci siamo resi conto che la nostra ipotesi prevedeva che gli animali più corti dovrebbero avere un beneficio maggiore dalle pupille verticali rispetto a quelli più alti. Quindi abbiamo ricontrollato i dati sugli animali con occhi frontali e pupille verticali e abbiamo scoperto che l ‘ 82% è quello che è considerato “corto” (che abbiamo definito come avere un’altezza della spalla inferiore a 42 cm) rispetto a solo il 17% degli animali con pupille circolari.
Ci siamo anche resi conto che esiste un potenziale problema con la teoria dell’allungamento orizzontale. Se le pupille orizzontali sono un tale vantaggio per gli animali al pascolo, cosa succede quando piegano la testa verso il basso per pascolare?, La pupilla non è più allineata orizzontalmente con il terreno?
Abbiamo controllato questo osservando gli animali sia in uno zoo che nelle fattorie. Abbiamo scoperto che gli occhi di capre, cervi, cavalli e pecore ruotano mentre piegano la testa verso il basso per mangiare, mantenendo la pupilla allineata con il terreno. Questo notevole movimento degli occhi, che è in direzioni opposte nei due occhi, è noto come ciclovergenza. Ogni occhio in questi animali ruota di 50 gradi, forse di più (possiamo fare lo stesso movimento solo di pochi gradi).
Ci sono ancora alcuni alunni inspiegabili in natura., Ad esempio, le manguste hanno occhi rivolti in avanti ma pupille orizzontali, i gechi hanno enormi pupille circolari quando dilatate che si riducono a diversi fori discreti quando sono ristretti e le seppie hanno pupille a forma di “W”. Comprendere tutte queste variazioni è una sfida interessante per il futuro.