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Artículo publicado por Sarah Yang el 7 de agosto de 2015 en Berkeley News

Aunque los ojos pueden ser una ventana al alma, una nueva investigación de científicos de la Universidad de California en Berkeley sugiere que las pupilas podrían también revelar si uno es cazador o presa.

Un análisis de 214 especies de animales terrestres demuestran que el nicho ecológico de una criatura es un sólido indicador de la forma de la pupila. Las especies con pupilas en forma de rendijas verticales es más probable que sean deprededores que cazan emboscados, y que están activos de día y de noche. Por contra, aquellos con pupilas alargadas horizontalmente es extremadamente probable que sean especies presa hervíboras, con los ojos a los lados de la cabeza. Las pupilas circulares están vinculadas a “”cazadores activos”, o animales que persiguen a su presa.

Feline eyes

Pupilas de gato en forma de rendija vertical Crédito: Hernán Piñera

El estudio, liderado por el científico de la visión Martin Banks, profesor de optometría en la UC Berkeley, en colaboración con la Universidad de Durham en el Reino Unido, presenta una nueva hipótesis sobre por qué las pupilas tienen la forma y orientación tienen. Los hallazgos se publican en la revista Science Advances.

Esta investigación se apoya en las bases fijadas por el fallecido Gordon Walls, profesor de optometría en la UC Berkeley que publicó The Vertebrate Eye and Its Adaptive Radiation en 1942. Este texto clásico sobre la fisiología del ojo propone la teoría, generalmente aceptada, de que las pupilas en forma de rendija, permiten una distinta musculatura y un rango más amplio en la cantidad de luz que entra en el ojo.

Por ejemplo, las rendijas verticales de los gatos domésticos y los geckos sufren un cambio de área de entre 135 y 300 veces entre sus estados cerrados y dilatados, mientras que las pupilas circulares humanas apenas permiten un cambio de 15 veces.

¿Por qué no hay rendijas diagonales?

“Para especies que están activas de día y de noche, como los gatos domésticos, las pupilas en rendija proporcionan el rango dinámico necesario para ayudarlas a ver con una luz tenue, y no quedar cegadas por el Sol de mediodía”, señala Banks. “No obstante, esta hipótesis no explica por qué las rendijas son verticales u horizontales. ¿Por qué no vemos rendijas diagonales? Este estudio es el primer intento de explicar por qué la orientación importa”.

Para explicar por qué las pupilas alargadas horizontalmente corresponden, salvo contadas excepciones, con presas herbívoras como ovejas, ciervos y caballos, los investigadores se apoyaron en modelos por ordenador para estudiar los efectos de las distintas formas de las pupilas.

Hallaron que las pupilas horizontales extendían el campo de visión efectivo. Cuando se estiran horizontalmente, las pupilas se alinean con el terreno, logrando más luz procedente del frente, detrás y los lados. La orientación también ayuda a limitar la cantidad de luz deslumbrante procedente del Sol, por encima del animal, por lo que éste puede ver mejor el terreno, dicen los investigadores.

“El primer requisito visual clave para estos animales es detectar a los depredadores que se acercan, lo cual, normalmente, sucede desde el terreno, por lo que necesitan una vista panorámica del terreno con los menores puntos ciegos posibles”, apunta Banks. “El segundo requisito crítico es que una vez que detectan a un depredador, tienen que ver dónde correr. Tienen que ver lo bastante bien hasta la esquina del ojo para correr rápidamente y saltar sobre los obstáculos”.

Pero, ¿qué sucede con esta orientación cuando el animal baja su cabeza para pastar? Si las pupilas siguieran el movimiento de la cabeza, se harían más verticales, y la teoría fallaría.

“Para comprobar esto, pasé horas en el Zoológico de Oakland, a menudo rodeado de colegiales en excursiones escolares, para observar distintos animales”, comenta Banks. “Con bastante seguridad, cuando las cabras, antílopes y otras presas herbívoras bajan su cabeza para comer, sus ojos rotan para mantener la alineación horizontal de las pupilas con el terreno”.

En el otro lado del Atlántico, el coautor del estudio, Gordon Love,profesor de física en la Universidad de Durham, encontró este mismo patrón cuando observaba ovejas y caballos en las granjas cercanas. Los ojos de los animales de pastoreo pueden rotar 50 grados o más en cada ojo, un rango 10 veces mayor que en los ojos humanos, dicen los investigadores.

Cómo se centran los depredadores de emboscada cuando cazan una presa

Para los depredadores que cazan emboscados con pupilas en rendija vertical, los autores señalaron la importancia de medir con precisión la distancia que los animales deberían cubrir hasta su presa. Los investigadores identificaron tres signos normalmente usados para evaluar la distancia: estereopsis, o disparidad binocular; paralaje en movimiento, en el cual los objetos cercanos se mueven más lejos y más rápidamente a lo largo de nuestro campo de visión; y la borrosidad, en la cual, los objetos a distintas distancias están desenfocados.

Los investigadores descartaron el paralaje en movimiento como factor, dado que usar este signo requeriría un movimiento de la cabeza que podría revelar la posición del depredador. Los otros dos signos, la disparidad binocular y la borrosidad, trabajan junto con las pupilas alargadas verticalmente y los ojos en el frontal del rostro, apuntan los investigadores.

La visión binocular funciona mejor a la hora de juzgar diferencias cuando los contornos son verticales y los objetos están a distancia, aunque la borrosidad entre en juego para los contornos horizontales y los objetivos cercanos. Las pupilas en rendija vertical maximizan ambos signos, señalan los investigadores.

Las pupilas verticales, sin embargo, no están distribuidas equitativamente entre los depredadores de emboscada.

“Algo sorprendente que observamos en el estudio es que las pupilas en rendija estaban vinculadas a los depredadores que estaban cerca del suelo”, dice William Sprague, investigador de posdoctorado en el laboratorio de Banks. “Por lo que los gatos domésticos tienen rendijas verticales, pero los felinos mayores, como tigres y leones, no. Sus pupilas son redondas, como las de humanos y perros”.

Entre los 65 depredadores de emboscada con ojos frontales analizados en este estudio, 44 tenían pupilas verticales, y 36 de ellos tenían una altura de hombros menor de 42 centímetros. Las pupilas verticales parecen maximizar la capacidad de los animales pequeños para juzgar su distancia a la presa.

Los autores explicaron esto calculando los signos de profundidad de campo basados en la borrosidad son más efectivas para estimar la distancia de animales pequeños que en los altos.

“Estamos continuamente aprendiendo lo notables que son el ojo y la visión”, dice Love. “Este trabajo es otra pieza del rompecabezas para comprender cómo funcionan los ojos”.

Los autores apuntan que esta investigación se centra en las especies terrestres. Esperan examinar las asociaciones de la forma y posición de la pupila en animales acuáticos, aéreos y arborícolas en futuros estudios.

Otros coautores de este estudio son Jürgen Schmoll y Jared Parnell de la Universidad de Durham.

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