Революция в зрении: Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Самую большую трудность “хищнической” теории мы уже обсуждали: пускай это честная гипотеза и выдвигать ее вполне законно, но она не объясняет, почему глаза, направленные вперед, оказались свойством более ценным, нежели способность видеть позади себя. Есть и другие сложности, на которые профессор Роберт У. Сассман, антрополог из Университета им. Вашингтона в Сент-Луисе, обратил внимание в начале 90-х годов XX века. Во-первых, существует немало хищных животных, глаза которых довольно сильно разведены в стороны: многие мелкие млекопитающие, например мангусты или тупайи, не говоря уже о змеях, птицах и практически всех рыбах. Во-вторых, существует немало растительноядных видов с глазами, направленными, однако же, вперед. Например, обычно приматы промышляют хищничеством от случая к случаю, а многие из них не хищничают вообще, тем не менее глаза у них находятся спереди, а не по бокам. Крыланов неспроста называют по-английски фруктовыми летучими мышами, ибо питаются они фруктами, но и у них глаза сильно смещены вперед. Сторонникам "хищнической” гипотезы пришлось латать эти дыры (например, выдвинуть предположение, что направленные вперед глаза достались приматам от хищного предка), но даже с этими “заплатами" их теория не вполне соответствует фактам. В конце данного раздела мы рассмотрим еще одно затруднение, с которым ей приходится сталкиваться: она не объясняет, почему в некоторых систематических группах глаза, направленные вперед, чаще встречаются у крупных, но не мелких видов животных, независимо от того, хищные они или нет. Чтобы преодолеть эту трудность, сторонникам “хищнической” гипотезы пришлось изобрести другие гипотезы (нередко ссылающиеся на некие ограничения, якобы накладываемые ростом черепа на расположение глаз), что сделало их теорию еще менее экономной. Профессор Сассман полагает, что (по крайней мере в случае приматов и крыланов) эволюция направленных вперед глаз шла рука об руку с эволюцией цветковых растений. Это не противоречит моей идее глазного “рентгена”.

А есть ли у этой идеи еще какие-либо подтверждения? И вообще, что именно моя "рентгеновская" теория предсказывает? Если вкратце, то она предсказывает, что глаза, направленные вперед, должны встречаться у крупных и “листолюбивых” животных. Почему? Именно эти животные способны получать от “рентгеновского” зрения реальную пользу, в чем мы могли убедиться из рис. 16 (нижнее правое изображение). А еще потому, что, как я объяснил в конце предыдущего раздела, если у животного хорошо функционирует глазной “рентген”, значит, оно готово использовать его вопреки всему — даже вопреки потере способности видеть позади себя, — а это означает, что он должен помогать животному распознавать объекты (взгляните, например, еще раз на рис. 17). Верно ли это предсказание?

Ну, кто-то, вероятно, сразу отметит, что мы — животные крупные и, с эволюционной точки зрения, “листолюбивые” (в том смысле, что нас, приматов, естественный отбор готовил по большей части к жизни в лесу). При этом наши глаза направлены вперед, что соответствует предсказанию. Пока все сходится. Но все ли животные руководствуются теми же принципами? Иначе говоря, являются ли животные, чьи глаза направлены вперед, как правило, крупными и “листолюбивыми”?

До сих пор я излагал все так, будто глаза у животных могут быть направлены непременно либо в стороны, либо вперед. На самом же деле в природе можно найти любой промежуточный вариант. Для описания того, насколько сильно глаза животного смещены вперед, ученые используют термин конвергенция. Если угол конвергенции равен 0°, это означает, что глаза направлены абсолютно в разные стороны, а если 90°, оба глаза направлены точно вперед. На рис. 18, сделанном по материалам диссертационной работы доктора Кристофера Хизи — антрополога, ныне сотрудника кафедры анатомии в Университете Среднего Запада, — приведены данные о зависимости конвергенции от размеров тела для выборки из 319 видов млекопитающих. Рисунок хорош тем, что наглядно показывает, насколько широк разброс встречающихся в животном мире значений конвергенции: от 0° до 90° — от глаз, глядящих в противоположных направлениях, до таких, которые посажены абсолютно прямо. Вот это нам и нужно объяснить. Найти ключ к пониманию того, почему некоторые животные расположились на самом верху диаграммы, некоторые внизу... а некоторые — посередине. Поможет ли моя теория “рентгеновского” зрения как-нибудь разобраться с этим?

Давайте разделим всех животных на две группы: “листолюбивых” и “нелистолюбивых”. Глаза “нелистолюбивых” животных, независимо от размера последних, должны иметь ярко выраженное боковое расположение. Мы это уже знаем из рис. 16 (верхний ряд). Однако посадка глаз “листолюбивых” животных будет зависеть от размера тела (рис. 16, нижний ряд). У мелких “листолюбивых” животных глаза будут направлены в разные стороны, поскольку окружающие листья слишком крупны для того, чтобы эти животные могли “просвечивать” их своим глазным “рентгеном”. Но чем “листолюбивые" животные крупнее, тем заметнее их глаза должны быть выдвинуты вперед. Таковы основные предсказания, вытекающие из моей “рентгеновской” теории, которые подытожены на рис. 19а.

Чтобы выяснить, подтверждают ли животные с рис. 18 эти прогнозы, я взял данные по всем 319 видам и, руководствуясь “Энциклопедией животного мира” Бернхарда Гржимека, а также сетевым ресурсом Animal Diversity Web, распределил все отряды млекопитающих (то есть приматов, хищников и так далее) по категориям в зависимости от их образа жизни (“лиственный”, “полулиственный” и “безлиственный”). Все виды отряда считались “лиственными”, если наиболее типичные его представители населяли местообитания, богатые листвой, — скажем, леса. Все виды отряда относились к “безлиственным”, если наиболее типичные его представители предпочитали открытые пространства — например, равнины, саванны. Некоторые отряды занимали промежуточное положение, и отнести их целиком к одной из двух категорий было затруднительно. Такие отряды я поместил в категорию “полулиственные”.

На рис. 19б показано распределение данных по трем этим группам, и сходство с предсказанием, отображенным на рис. 19а, мгновенно бросается в глаза. В “лиственных” отрядах значения конвергенции для разных видов увеличиваются пропорционально массе тела, а у видов, относящихся к “безлиственным” отрядам, конвергенция остается на постоянном и низком уровне. Данные по видам из “полулиственных” отрядов находятся посередине. На рис. 20а, 20б и 20в приведены более подробные данные для заинтересовавшихся читателей. В данном случае каждая точка на графике представляет не вид, а семейство, в то время как специальные знаки обозначают отряды, к которым то или иное семейство относится. Набранные мелким шрифтом цифры, которые следуют за названием отряда, указывают среднюю "лиственность” его представителей, причем каждый вид оценивается по следующей шкале: если предпочитает безлиственные территории — о баллов, если предпочитает леса — 2 балла, если в его описании упоминаются оба типа местообитаний — 1 балл.

Итак, судя по всему, назначение направленных вперед глаз — “рентгеновское” зрение! Во всех случаях, когда это выгодно, глаза животного оказываются скошенными вперед. А когда “рентгеновское” зрение бесполезно, глаза расходятся по бокам головы. Это и есть наилучшее доказательство того, что нашими собственными глазами, направленными прямо вперед, мы обязаны в первую очередь той могучей способности смотреть сквозь предметы, которой они нас наделяют. Вот почему люди, потерявшие один глаз, прекрасно обходятся без него в нашем лишенном зрительных помех мире. Вот почему мы не испытываем затруднений, играя в видеоигры с интерфейсом “от первого лица”, пока не забредем в виртуальные заросли. Просто не нанимайте циклопа в качестве проводника по джунглям, и все будет хорошо. Вот там-то одноглазые существа (а также существа с глазами, направленными в разные стороны) начинают испытывать трудности.

Так существует ли взаимосвязь между расположением глаз и хищным образом жизни? Хотя глаза оказываются направлены вперед вследствие зрительных помех, а не хищничества, некоторые хищники могут предпочитать лиственные местообитания. Поэтому возможно, что хищники с направленными вперед глазами встречаются не потому, что трехмерное стереоскопическое зрение им нужно для ловли добычи, а в силу их привязанности к густым зарослям.

Какое же место отводится трехмерной, стереоскопической картине мира, возникающей в пределах нашей бинокулярной области? Утверждаю ли я. что оно бесполезно? Конечно же нет. Вопрос не в том, полезно ли создаваемое бинокулярной областью стереоскопическое изображение. Даже у животных с глазами, направленными в стороны, имеется узкая бинокулярная область, позволяющая видеть мир в стерео-3D. Вопрос в другом: является ли 3D- зрение ключом к пониманию эволюции направленных вперед глаз? По-видимому, не является. Собственно говоря, если бы назначением такой посадки глаз было увеличить размер участка поля нашего зрения, который отведен под 3D-стерео, нам следовало бы ожидать результатов, противоположных тем, что представлены на рис. 19 и 20. В блокирующей среде каждый глаз воспринимает свою, особую картину мира не похожую на то, что видит другой глаз, а для точного стереоскопического зрительного восприятия нужно, чтобы оба глаза мидели практически одно и то же (под разным углом). Тем не менее два направленных вперед глаза могут воспринимать мир cтepeocкопически в беспреградной среде — то есть именно там, где "рентгеновское” зрение бессильно.