har du någonsin undrat varför din katts ögon har dessa skumma vertikala slitsar för elever? En ny studie tyder på att orsaken kan ligga i katternas föredragna jaktläge.
vertical-slit elever är vanligast bland nattliga rovdjur som bakhåll sitt byte, enligt den nya forskningen, publicerad idag (Aug. 7) i tidskriften Science Förskott. Mest sannolikt ger denna pupilform det skarpaste sättet att mäta avstånd för ett byte-snatching språng, fann studien.,
den nya forskningen demystifierar dock inte bara husecat; det avslöjar också att de bisarra horisontella, rektangulära eleverna som sportas av getter och får sannolikt hjälper dessa rovdjur att skanna horisonten för rovdjur — och titta på terrängen när de springer från fara. Dessutom tenderar cirkulära elever att hittas på långa, aktiva rovdjur som är vakna under dagen. (Låter bekant, människor?,)
kattöga
observationen att rovdjur tenderar att ha vertikala elever och byte horisontella går tillbaka till 1940-talet, men ingen hade någonsin kvantifierat den skillnaden, säger Martin Banks, en synforskare vid University of California, Berkeley. För att ta reda på om det fanns sanning bakom de avslappnade observationerna samlade banker och hans team en databas med 214 landbaserade arter. Sedan analyserade de elevformen för varje art i förhållande till djurets födosökningsvanor och dag-eller nattaktivitet., (Laget utelämnade fåglar och fiskar för att begränsa komplikationerna i olika visuella miljöer.)
bakhåll rovdjur, liksom många katter och ormar, var mest benägna att sporta vertikala slit elever, särskilt när dessa djur var aktiva på natten. Anledningen till denna korrelation har sannolikt att göra med ögonmekaniken, berättade bankerna Live Science. Ambush jägare måste vara mycket bra på att mäta djup så att de effektivt kan hoppa ut på sitt byte.
det finns två sätt att mäta djup utan att flytta., I en metod, stereopsis, jämför hjärnan avståndet mellan de två bilderna som returneras av varje öga för att mäta djupet. (Håll ut fingret, fokusera på det och stäng varje öga i följd. Att ”hoppa” du ser är avståndet som används i stereopsis.)
den andra metoden, blur, utnyttjar fuzziness av objekt bakom och framför den plats där du fokuserar.
som det visar sig är förskjutningen från sida till sida som används i stereopsis lättare att mäta med vertikala linjer och konturer än med horisontella., Således sa bankerna att den vertikala eleven ger den bästa utsikten för stereopsis.
för att bedöma horisontella avstånd, men katter och andra slit-pupill rovdjur använder sannolikt oskärpa, sa banker. För att maximera oskärpa måste eleven öppna bred. Och för att maximera oskärpa för horisontella linjer måste eleven öppna bred från topp till botten. Med andra ord är den ideala formen smal horisontellt och brett vertikalt — exakt arrangemanget av en kattöga.
”det här är rätt arrangemang för att maximera stereo och oskärpa som signaler till avstånd samtidigt”, sa bankerna.,
pupiller för byte
på andra sidan spektrumet är de konstiga rektangulära eleverna av getter, får, hästar och vissa paddor. Banker och hans kollegor fann att av 42 växtätande rovdjursdjur i deras Databas hade 36 horisontella elever. För att ta reda på varför skapade de en datormodell av ett fåröga och mätte sin optik.
resultaten visade att en horisontell elev minimerar inmatning från ovan och under, och maximerar inmatning från framsidan och baksidan av ett djur, vilket skapar en panoramautsikt. Plus, de flesta av dessa bytesdjur har ögon på sidorna av huvudet, ytterligare förbättra den uppfattningen.
”det gör det möjligt för dem att se bättre framför och bakom, och kanske inte bländas av solljus ovanifrån”, sa bankerna.,
ännu mer intressant, sade Banks, var upptäckten att dessa elever också minimerar oskärpa av horisontella konturer, vilket skapar en skarpare bild av marken och kommande terräng. Det är ganska viktigt för ett djur som kan behöva släppa allt och springa om ett bergslejon pounces — särskilt ett djur med ögonen på sidan av huvudet, sa Banks.
”Föreställ dig att dina ögon såg 70 grader från var du kör”, sa han. ”Du skulle vara hemsk på det.,”
genom att utveckla denna teori insåg banker och hans kollegor att de kunde ha ett problem, sa han. En get horisontella ögon skulle behöva stanna i linje med horisonten för djuret att dra nytta av denna ytterligare klarhet. Om djurets elever inte radade upp när det betade, gå ner, ”det går vår idé”, sa Banks.
han ”slog av” till en lokal zoo medan en av hans kollegor ledde till en gård nära sitt hem i England, var och en med en videokamera i handen., Vad de såg satte sin teori tillbaka i spelet: getter, får och hästar roterar alla sina ögon — en medurs och en moturs — för att hålla sina elever i linje med horisonten när de betar.
bankerna kunde inte hitta någon hänvisning till denna talang i den vetenskapliga litteraturen men sa att han och hans team ”typ av tvivel” de upptäckte det. ”Jag kan inte föreställa mig att detta missade allas uppmärksamhet under de senaste hundra åren”, sa han.,
ögonutveckling
om vertikala elever är för jakt och horisontella elever är för flyende, var lämnar det runda elever som de människor har? Dessa resultat, sade banker, är lite mindre tydliga. Djur med runda elever tenderar att vara aktiva rovdjur eller Forager som är vakna både dag och natt. Men korrelationen mellan pupillform och dessa egenskaper var inte lika stark som för vertikala och horisontella elever.,
slutligen skapade forskarna några släktträd av katter och hundar (en grupp som inkluderar hundar och rävar), för att ta reda på om elevformen utvecklats endast en gång i dessa familjer eller om den dyker upp självständigt vid flera tillfällen. De fann att konstiga pupillformer har utvecklats många gånger.
”det är bara typ av komma och gått beroende på deras nisch,” banker sa. ”Vi tror att oavsett tryck det var att utveckla en viss pupillform hände flera gånger, inte bara en gång.,”
avståndsbedömningar är inte den enda anledningen till att djur kan utveckla en viss elevform, tillade banker. Andra faktorer, såsom färgvision och mönsterigenkänning, spelar förmodligen en roll.
forskarna vill nu studera interaktionen mellan näthinnan och eleven, särskilt i horisontella ögon. Många djur med horisontella elever har en” smet ” näthinnan, sade banker, med högre densiteter av lätta receptorer i en horisontell strimma över näthinnan. (Människor har däremot ett cirkulärt område som kallas fovea som är särskilt tätt.,)
laget vill också titta på även odder ögon. Vissa ödlor har till exempel elever som smalnar in i tre eller fyra vertikalt staplade pinholes. Bläckfisk som bläckfisk har verkligen bisarra,”W” -formade elever. Och vissa skridskor och strålar har elever formade som halvmånar.
”det finns många riktigt konstiga där ute,” sa Banks.
Följ Stephanie Pappas på Twitter och Google+. Följ oss @livescience, Facebook & Google+. Originalartikel om levande vetenskap.,