Perché i gatti hanno le pupille verticali? Il mistero dell'evoluzione: perché gli esseri umani hanno gli occhi davanti

Gli antipiretici per i bambini sono prescritti da un pediatra. Ma ci sono situazioni di emergenza con la febbre in cui il bambino ha bisogno di ricevere immediatamente medicine. Quindi i genitori si assumono la responsabilità e usano farmaci antipiretici. Cosa è consentito dare ai neonati? Come abbassare la temperatura nei bambini più grandi? Quali farmaci sono i più sicuri?

Segni di un erbivoro e di un predatore nell'uomo

Fatto interessante:
Al vegetarismo aderiscono: Buddha, Zoroastro, Pitagora, Socrate, Platone, Plutarco, Ippocrate, Empedocle, Epicuro, Ovidio, Seneca, Origene, Giovanni Crisostomo, Tertulliano, Leonardo da Vinci, Michelangelo, Newton, Spinoza, Voltaire, Rousseau, Goethe , Wagner, Schiller, Byron, Shelley, Bacon, Adam Smith, Montaigne, Schopenhauer, Maeterlinck, Lincoln, Nietzsche, Voltaire, Ibsen, Repin, Bernard Shaw, Rabindranath Tagore, Gandhi, Leo Tolstoy, Beketov, Struve e altri. attraverso

Cosa c'è di più in noi? punto biologico visione? Dai predatori? O dagli erbivori? Cosa ci è naturale e cosa ci viene imposto? Non discuterò un punto di vista o un altro. Te ne darò alcuni fatti interessanti dalla biologia comparata tra erbivori umani e carnivori.

1. Uno di indicatori importanti- rapporto tra la lunghezza dell'intestino e la lunghezza del corpo. La carne viene digerita rapidamente e deve essere eliminata rapidamente dal corpo. In modo che i prodotti in decomposizione non avvelenino il corpo. Ciò fa sì che l'intestino sia più corto. Lunghezza intestino tenue in un predatore è di 3-6 dimensioni corporee, negli esseri umani e negli erbivori è di 10-12 dimensioni corporee.

2. La saliva dei predatori non contiene enzimi, perché ingoiano semplicemente il cibo. Negli erbivori, come negli esseri umani, il processo di scomposizione del cibo con l'aiuto degli enzimi inizia nella bocca. A questo proposito, l'esofago negli esseri umani e negli erbivori è stretto, poiché lì entra il cibo già preparato.

3. Lo stomaco dei predatori ne costituisce il 60-70%. apparato digerente. Negli esseri umani e negli erbivori è inferiore al 30%. La sua acidità nei predatori è molto più elevata che negli erbivori e negli esseri umani. Anche i reni e il fegato differiscono notevolmente nella funzionalità. Pertanto, nei carnivori, la vitamina A viene elaborata dal fegato, ma negli erbivori e negli esseri umani no.

5. Il predatore si nutre molto meno frequentemente, una volta ogni pochi giorni. Erbivoro più volte al giorno.

6. Sistema muscoloscheletrico ha differenze. Gli arti dei predatori hanno le nocche, che danno loro la capacità di muoversi silenziosamente e velocemente e di saltare con forza. Gli esseri umani e gli erbivori hanno arti dritti.

7. Struttura della bocca. Nei predatori, la struttura della mascella e della bocca consente loro di ingoiare il cibo in pezzi di grandi dimensioni, negli erbivori l'apertura della bocca è piccola, poiché il cibo arriva in piccole porzioni. Gli erbivori bevono liquidi, i predatori si leccano la lingua.
Le mascelle di un predatore si muovono verticalmente, mentre quelle di un erbivoro si muovono orizzontalmente per macinare il cibo. Per una persona - in entrambe le direzioni.

8. Denti. I carnivori hanno denti lunghi e appuntiti, gli erbivori hanno denti piatti e ci sono zanne funzione protettiva. Gli esseri umani hanno il tipo di denti degli erbivori, le zanne non sono chiaramente definite e smussate.

9. La visione nei predatori è spesso monocromatica. Distinguono meglio gli oggetti in movimento e vedono bene al buio. Gli erbivori distinguono bene i colori e non vedono al buio. Gli occhi degli erbivori si trovano ai lati della testa. Nei predatori, nella parte anteriore della testa.

10. Pelle. I carnivori non hanno pori. Il raffreddamento avviene attraverso la bocca.

11. I predatori dormono più degli erbivori e sono svegli soprattutto di notte.

12. Il periodo di gestazione dei predatori è 2-3 volte più breve di quello degli erbivori e la prole è più numerosa.

13. I cuccioli dei predatori nascono ciechi, mentre quelli degli erbivori nascono con gli occhi aperti.

14. Artigli. I predatori ce l'hanno, gli erbivori no.

Cosa mostra il confronto?

Quali conclusioni si possono trarre? Una persona ha sia questi che altri segni. Ma i segni di un erbivoro sono più pronunciati.

Puoi anche consultare le statistiche sulle malattie dei paesi in cui viene consumata carne e dove ne viene consumata meno o meno (per motivi religiosi o di altro tipo). Dove non mangiano, il tasso di mortalità per malattie cardiache è più basso e molto più alto. malattie vascolari e dal cancro.

Alcune creature hanno pupille rotonde, altre hanno pupille verticali come una palla da rugby e molte hanno fessure strette. È generalmente accettato che le pupille verticali a fessura siano nate come adattamento allo stile di vita notturno, poiché aiutano a proteggere la retina sensibile dalla luce del giorno accecante. Le pupille rotonde comprimono i muscoli anulari e la pupilla a fessura è dotata di due muscoli aggiuntivi che contraggono il foro nella direzione trasversale, grazie ai quali la pupilla a fessura può essere ristretta più di quella rotonda. Gatto domestico e il geco, animali con pupille verticali, possono cambiare la loro area rispettivamente 135 e 300 volte, mentre gli esseri umani possono cambiare la loro area solo di 15.

Gli esperti dell'Università di Sydney dubitavano dell'ipotesi generalmente accettata. Secondo loro, una pupilla ben comprimibile è utile non per gli animali notturni, ma per quelli polifasici, cioè attivi sia di notte che di giorno. Inoltre, per una buona visione notturna, non è tanto importante lo spazio pupillare, ma alcuni caratteristiche morfologiche occhi e struttura della retina. Negli animali notturni è costituito principalmente da bastoncelli sensibili, che permettono loro di vedere in condizioni di scarsa illuminazione, mentre negli animali diurni è costituito da coni, che forniscono visione dei colori in piena luce. Gli scienziati hanno suggerito che l'evoluzione della forma verticale della pupilla sia stata facilitata dall'attività polifasica e dalla caccia all'imboscata.

I ricercatori avevano due argomenti a favore della caccia. Le pupille verticali strette durante il giorno proiettano sulla retina un'immagine più nitida delle linee orizzontali rispetto a quelle rotonde e per gli animali in agguato è molto importante tenere traccia dei movimenti su questo piano. Inoltre, la fessura verticale della pupilla mimetizza l'occhio, spezzandone visivamente la forma rotonda, e funge da mimetismo, utile per la maggior parte dei predatori.

I ricercatori hanno testato le loro ipotesi su 127 specie di serpenti australiani. Hanno studiato fotografie di rettili, esemplari di musei e descrizioni di stili di vita e hanno correlato la forma degli alunni con il metodo di caccia e il tempo di attività quotidiana degli animali.

Si è scoperto che la maggior parte dei serpenti australiani con pupille verticali cacciano in agguato di notte, mentre i serpenti con pupille rotonde sono diurni e cercano attivamente la preda. Allo stesso tempo, il metodo di caccia influenza la forma delle pupille del serpente In misura maggiore, rispetto al tempo di attività, poiché molti serpenti orbitali che cacciano attivamente non sono diurni, come ci si potrebbe aspettare.

Poiché le pupille verticali consentono una visione più chiara in un'ampia gamma di condizioni di luce, i ricercatori hanno ipotizzato che si trovino principalmente nelle specie polifasiche, ma che siano un adattamento dei serpenti notturni. Forse i rettili notturni a volte devono rimanere svegli durante il giorno. Inoltre, il tempo di attività dei serpenti potrebbe essere determinato in modo errato: per fare ciò è necessario prima trovarli mentre sono in agguato, cosa non facile.

Gli scienziati australiani hanno ammesso che i modelli da loro scoperti non erano veri solo per i serpenti e hanno invitato i loro colleghi a continuare la ricerca sulla visione dei vertebrati. Il testimone è stato raccolto da specialisti dell'Università di Durham (Inghilterra) e dell'Università della California a Berkeley (USA). In un articolo dal titolo assolutamente kiplingiano “Perché gli animali hanno pupille di forme diverse” hanno confutato innanzitutto il dato australiano secondo cui una pupilla verticale aumenta la profondità di campo delle linee orizzontali. Infatti la profondità di campo in questo caso è maggiore per le linee verticali. Ma anche senza questo errore, l'ipotesi dei ricercatori australiani non spiega perché alcuni animali hanno le pupille a fessura verticale, mentre altri hanno quelle orizzontali. Ovviamente il loro orientamento è importante anche per alcuni scopi sconosciuti.

Per scoprire quali, i ricercatori hanno analizzato informazioni sulla forma della pupilla, sull'attività quotidiana e sulle abitudini alimentari di 214 specie di animali: serpenti australiani descritti nello studio precedente, rappresentanti dei felidi e dei canini, iene, zibetti, artiodattili e strani ungulati con dita. Hanno trovato una relazione significativa tra la forma della pupilla e la nicchia ecologica degli animali (Fig. 1). Le pupille orizzontali si trovano quasi sempre negli animali erbivori al pascolo come pecore e capre, che hanno gli occhi situati ai lati della testa. I predatori polifasici che inseguono la preda hanno pupille rotonde. Gli animali con pupille allungate verticalmente, di regola, cacciano dall'imboscata e i loro occhi sono posizionati frontalmente. Riso. 1. La forma delle pupille corrisponde al momento dell'attività quotidiana e al metodo di alimentazione (Banks et al., 2015). I gatti domestici che tendono agguati ai topi hanno pupille verticali, mentre i gatti che cacciano attivamente hanno pupille rotonde. Le pupille di una volpe che si avvicina di soppiatto alla sua preda hanno pupille verticali, ma le pupille di un lupo che insegue la sua preda hanno pupille rotonde. I modelli scoperti dagli scienziati consentono di prevedere la forma delle pupille in base allo stile di vita dell’animale.

Ovviamente, i vantaggi dell'orientamento verticale o orizzontale delle pupille a fessura sono associati alla nicchia ecologica occupata dall'animale. I ricercatori hanno sviluppato un modello computerizzato degli occhi che simula l'aspetto di immagini con diverse forme di pupilla. Riso. 2. La fotografia è stata scattata con una fotocamera con un'apertura a fessura verticale, messa a fuoco
su un uccellino giocattolo, quindi
gli oggetti vicini e lontani sono sfocati, ma le linee verticali sono viste più chiaramente di quelle orizzontali (Banks et al., 2015).Quando si guarda il mondo attraverso una fessura verticale, le linee verticali appaiono più nitide di quelle orizzontali (Figura 2). È più facile per i predatori in agguato con gli occhi posizionati frontalmente stimare la distanza dalla preda e il suo spostamento orizzontale, cioè il movimento lungo le linee verticali. I calcoli hanno dimostrato che un aumento della nitidezza degli oggetti verticali situati a terra appare solo quando gli occhi sono vicini alla superficie, quindi ha senso che un animale basso abbia delle fessure verticali. Infatti, delle 65 specie di predatori di agguati con occhi frontali analizzati, 44 hanno pupille verticali, di cui 36 specie (gli autori stimano che questo sia l'82%) sono inferiori a 42 cm alla spalla. Tra i 19 predatori in agguato con pupille rotonde, solo tre specie (17%) sono così basse.

Gli erbivori hanno i loro problemi. Devono monitorare l'ambiente circostante, notare il predatore in tempo e, se succede qualcosa, scappare. I loro occhi si trovano ai lati della testa, grazie ai quali gli animali hanno un'ampia visuale panoramica e notano il pericolo in tempo. Inoltre, davanti a loro c'è una striscia stretta visione binoculare, in modo che possano vedere chiaramente la strada quando fuggono da un predatore su terreni accidentati. Ma quando un animale corre o si guarda intorno, la sua attenzione principale è attratta dal suolo.

Le pupille orizzontali aumentano la quantità di luce che entra dalla parte anteriore e dai lati, ma riducono la quantità dall'alto e dal basso. Questa funzione favorisce una vista panoramica e aiuta a individuare un potenziale predatore che insegue il terreno. Le pupille orizzontali migliorano anche la qualità dei piani orizzontali, il che migliora la visione a livello del suolo e crea un vantaggio quando si corre velocemente.

Tuttavia, gli erbivori non solo si guardano intorno, ma pascolano anche, piegandosi costantemente verso il suolo. Perdono così i vantaggi che offre loro una pupilla orizzontale? Risulta no. Quando gli animali si piegano, i loro occhi ruotano in modo che le pupille mantengano un orientamento orizzontale; indipendentemente dalla posizione della testa, sono parallele al suolo. Per scoprire come sono comparsi gli alunni di una certa forma nel processo di evoluzione, gli scienziati hanno analizzato gli alberi filogenetici di diverse famiglie. Nei serpenti della famiglia dell'ardesia, le pupille verticali a fessura si formavano indipendentemente secondo almeno due volte.

L'antenato dei gatti era un predatore di agguati notturni o polifasici con pupille a fessura verticale. Nel processo di evoluzione, le pupille allungate verticalmente sono apparse indipendentemente nelle specie della famiglia da due a quattro volte e le pupille rotonde sei volte. La forma delle pupille nei gatti è correlata principalmente con Attività giornaliera e in misura molto minore - con il tipo di caccia, tuttavia, la varietà delle strategie di alimentazione in questa famiglia è piccola.

L'antenato comune dei canidi aveva le pupille allungate verticalmente e cacciava dall'imboscata. Pupille a fessura e rotonde sono apparse due volte durante l'evoluzione; la loro forma dipende sia dal tempo di attività che dal metodo di caccia. Pertanto, la forma della pupilla è cambiata più volte in modo indipendente in base alla nicchia ecologica occupata dalla specie, e non perché gli animali con forme diverse gli alunni discendono da antenati diversi.

I ricercatori ammettono di non aver trovato una spiegazione per tutti i fenomeni. Ad esempio, nelle manguste predatrici con occhi posizionati frontalmente pupille orizzontali; i gechi hanno enormi pupille rotonde che, restringendosi, si trasformano in fessure verticali con diverse piccole fori rotondi; La seppia ha una pupilla ricurva a fessura, che ricorda una lettera W allungata orizzontalmente, di notte diventa arrotondata (Fig. 3). Quindi gli scienziati devono farlo lavoro interessante.
1. Brischoux F., Pizzatto L., Shine R. Approfondimenti sul significato adattivo della forma della pupilla verticale nei serpenti // Journal of Evolutionary Biology. 2010.23(9). P. 1878-1885. doi:10.1111/j.1420−9101.2010.2 046.x.

2. Banks M. S., Sprague W. W., Schmoll J., Parnell J. A. Q., Love G. D. Perché gli occhi degli animali hanno pupille di forme diverse? // Sci. Avv. 2015.1: e1500391

Perché i nostri occhi non si trovano ai lati della testa, ma guardano avanti? Ciò è in parte dovuto alla necessità di percepire immagini tridimensionali, ma il corrispondente di BBC Future ha scoperto altre ragioni.

Hai mai notato che la maggior parte degli animali dello zoo rientrano in uno di due gruppi? Alcuni hanno gli occhi ai lati della testa (galline, mucche, cavalli, zebre), mentre altri li hanno più vicini e posizionati davanti (questo gruppo comprende scimmie, tigri, gufi e lupi). Gli stessi visitatori dello zoo – le persone – appartengono ovviamente al secondo gruppo. Qual è la ragione di questa differenza?

La posizione degli occhi è sempre un compromesso. Quando gli occhi sono davanti, ciascuno di essi invia un'immagine al cervello da un diverso angolo di vista e, sovrapponendo queste immagini l'una sull'altra, una persona percepisce la profondità. Gli animali i cui occhi sono posti lateralmente non sono in grado di vedere la terza dimensione, ma hanno una visione molto più ampia.

È probabile che la posizione degli occhi fosse formata in modo diverso nei diversi animali. Ad esempio, alcune tartarughe hanno gli occhi lateralmente, ma il loro cervello elabora le informazioni visive come se fossero rivolti in avanti, forse perché quando le tartarughe infilano la testa sotto il guscio, i loro occhi percepiscono solo la luce frontale, come se fossero localizzate. nella parte anteriore della testa. Ma perché il nostro ramo dell'albero evolutivo - i primati - aveva gli occhi davanti? Ci sono molte spiegazioni per questo.

Nel 1922, l'oftalmologo britannico Edward Treacher Collins scrisse che i primi primati avevano bisogno di una vista che "consentisse loro di dondolarsi e saltare con precisione da un ramo all'altro... di afferrare il cibo con le mani e portarlo alla bocca". Pertanto, ha deciso lo scienziato, nel processo di evoluzione hanno sviluppato la capacità di stimare la distanza.

Nei decenni successivi, l'ipotesi di Collins fu rivista e perfezionata più volte, ma la sua essenza rimase invariata per molto tempo: durante il processo di evoluzione, gli occhi dei nostri antenati si spostarono in avanti per giudicare con precisione la distanza quando saltavano da un albero all'altro. Il costo di un errore nel determinare la distanza tra gli alberi era infatti considerevole. "La ricompensa per un errore di calcolo è stata una caduta da un'altezza di diversi metri su un terreno brulicante di carnivori", scrisse lo psicoterapeuta visivo Christopher Tyler nel 1991.

Il punto debole dell'ipotesi di Collins è che molti animali che vivono sugli alberi, come gli scoiattoli, hanno gli occhi sui lati. Pertanto, nel 2005 Biologo americano e l'antropologo Matt Cartmill ha proposto un'altra ipotesi, basata sulle caratteristiche visive dei predatori che sono in grado di giudicare molto bene la distanza. Secondo Cartmill, questo permette loro di seguire e catturare la preda, che si tratti di un leopardo che insegue una gazzella, di un falco che afferra una lepre con i suoi artigli o di uno dei primati che strappa un insetto da un ramo. Lo scienziato ha trovato questa spiegazione molto elegante, poiché ha permesso di comprendere altri cambiamenti evolutivi caratteristici dei primati. Ad esempio, i primi primati si affidavano alla vista piuttosto che all’olfatto per cacciare. Cartmill decise che il deterioramento dell'olfatto era dovuto al deterioramento effetto collaterale avvicinando gli occhi: semplicemente non c'era più molto spazio per il naso e i nervi che lo collegavano al cervello - tutto lo spazio era occupato dagli occhi.

Il neuroscienziato americano John Allman ha ripreso l'ipotesi di Cartmill e l'ha perfezionata sulla base delle informazioni sui predatori notturni: dopo tutto, non tutti gli animali predatori hanno gli occhi situati nella parte anteriore. Nei gatti, nei primati e nei gufi si trovano infatti nella parte anteriore della testa, mentre nelle manguste, nei tupai e nei pigliamosche si trovano sui lati. Il contributo di Allman a questa ipotesi è il suggerimento che tale visione sia necessaria per coloro che cacciano di notte, come gatti e gufi, perché gli occhi davanti percepiscono la luce meglio degli occhi ai lati. I primi primati cacciavano di notte e, forse, è a causa di questa predilezione per la caccia notturna che tutti i loro discendenti, compreso l'uomo, hanno gli occhi situati nella parte anteriore.

Il neuroscienziato e teorico americano Mark Changizi ha un’altra spiegazione. Nel 2008, ha pubblicato un articolo sul Journal of Theoretical Biology (USA) sulla “visione a raggi X”, suggerendo che gli occhi rivolti in avanti consentivano ai nostri antenati che vivevano nelle foreste di vedere attraverso il fitto fogliame e il fitto intreccio di rami. Il grande nome “visione a raggi X” deriva da un curioso fenomeno descritto da Changizi: “Se tieni il dito davanti agli occhi posizione verticale, fissando lo sguardo su qualche oggetto situato dietro il dito, entreranno nel cervello due immagini del dito, ed entrambe saranno trasparenti. Quindi, risulta che una persona può "vedere attraverso" un dito, come con l'aiuto dei raggi X.

I gruppi di alberi in una foresta impediscono solo la visione di animali di grandi dimensioni come i primati. Quelli più piccoli, come le proteine, non incontrano tali difficoltà perché testa piccola può facilmente infilarsi tra rami e foglie. Anche gli animali di grandi dimensioni che non vivono nella foresta hanno abbastanza occhi, che si trovano sui lati.

Pertanto, il motivo per cui i nostri occhi sono davanti a noi non è stato ancora stabilito. Ogni ipotesi ha i suoi punti di forza e lati deboli. Ma indipendentemente dal motivo per cui abbiamo bisogno di tale visione - saltare da un ramo all'altro, catturare gustosi insetti o vedere attraverso il fogliame - è chiaro che questa disposizione degli occhi è associata alla vita tra gli alberi.

Il punto debole dell'ipotesi di Collins è che molti animali che vivono sugli alberi, come gli scoiattoli, hanno gli occhi sui lati. Pertanto, nel 2005, il biologo e antropologo americano Matt Cartmill propose un'altra ipotesi, basata sulle caratteristiche visive dei predatori che sono in grado di valutare molto bene la distanza. Secondo Cartmill, questo permette loro di seguire e catturare la preda, che si tratti di un leopardo che insegue una gazzella, di un falco che afferra una lepre con i suoi artigli o di uno dei primati che strappa un insetto da un ramo.

Lo scienziato ha trovato questa spiegazione molto elegante, poiché ha permesso di comprendere altri cambiamenti evolutivi caratteristici dei primati. Ad esempio, i primi primati si affidavano alla vista piuttosto che all’olfatto per cacciare. Cartmill decise che il deterioramento del suo senso dell'olfatto era un effetto collaterale dell'avvicinamento degli occhi: semplicemente non c'era più molto spazio per il naso e i nervi che lo collegano al cervello: tutto lo spazio era occupato dagli occhi.

Il grande nome “visione a raggi X” deriva da un curioso fenomeno descritto da Changizi: “Se tieni il dito davanti agli occhi in posizione verticale, fissando lo sguardo su qualche oggetto situato dietro il dito, due immagini del dito entreranno nel cervello ed entrambi saranno trasparenti”. Quindi, risulta che una persona può "vedere attraverso" un dito, come con l'aiuto dei raggi X.

I gruppi di alberi in una foresta impediscono solo la visione di animali di grandi dimensioni come i primati. Quelli più piccoli, come gli scoiattoli, non hanno tali difficoltà, poiché le loro piccole teste possono facilmente infilarsi tra rami e foglie. Anche gli animali di grandi dimensioni che non vivono nella foresta hanno abbastanza occhi, che si trovano sui lati.

Pertanto, il motivo per cui i nostri occhi sono davanti a noi non è stato ancora stabilito. Ogni ipotesi ha i suoi punti di forza e di debolezza. Ma indipendentemente dal motivo per cui abbiamo bisogno di tale visione - saltare da un ramo all'altro, catturare gustosi insetti o vedere attraverso il fogliame - è chiaro che questa disposizione degli occhi è associata alla vita tra gli alberi.