Революция в зрении. Что, как и почему мы видим на самом деле

Чангизи Марк

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. 19^а.

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. 19^б показано распределение данных по трем этим группам, и сходство с предсказанием, отображенным на рис. 19^а, 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. 20^а, 20^б и 20^в 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.

“Рентгеновское” зрение и стереоскопическое зрение — вещи взаимоисключающие. А из того, что глаза, направленные вперед, встречаются у животных, являющихся крупными “листолюбцами” (то есть живущих в среде, изобилующей помехами, где трехмерное восприятие затруднено, а для “рентгеновского” зрения, напротив, есть все условия), следует, что именно благодаря “рентгеновскому” зрению, а вовсе не стереоскопии, мы смотрим на мир прямо.

Рис. 18.

Данные по конвергенции относительно массы тела для 319 видов млекопитающих, взятые из диссертации д-ра Кристофера Хизи. Точки разбросаны по всей координатной плоскости,

и это наглядно демонстрирует сложность задачи, стоящей перед тем, кто пытается объяснить, почему у одних животных глаза направлены вперед, а у других — в стороны. Единственная зацепка — отсутствие точек в верхнем левом углу диаграммы, то есть отсутствие очень маленьких животных с направленными вперед глазами. Этого следует ожидать в том случае, если перемещение глаз вперед эволюционно направлялось “рентгеновским" зрением, поскольку если вы очень малы, вам ничего не удастся обойти своим взглядом, и поэтому даже глаза, направленные вперед, не помогут вам видеть сквозь предметы. Не считая этого пробела, все прочие данные производят впечатление ужасающей неразберихи. Минута терпения, и мы увидим, как красиво они лягут, как только мы разделим животных на тех, кто предпочитает лиственные местообитания, и тех, кто живет на открытом пространстве.

Рис. 19.

а) Предсказания, вытекающие из моей "рентгеновской” гипотезы. Если эволюцией направленных вперед глаз действительно двигала потребность в “рентгеновском” зрении, следует ожидать, что у мелких “лиственных" животных глаза будут направлены в стороны, а у более крупных “листпенных" — вперед. У “безлиственных" же животных глаза должны быть всегда направлены в стороны, независимо от массы тела. б) Те же данные, что и на рис. 18, но теперь отдельно для “лиственных”, “полулиственных” и “безлиственных" животных. Разделение животных на эти категории производили исходя из типичного местообитания представителей всего отряда. Например, все виды приматов были отнесены к "лиственным", потому что в целом приматы — лесные обитатели. Можно видеть, что прогноз подтверждается. Те же тенденции обнаруживаются и в случае, если распределять животных по категориям на основании местообитаний, свойственных непосредственно видам.

Рис. 20.

Те же данные, что и на рис. 19, но теперь точками отмечены не виды, а семейства (группы близкородственных видов), и разнесены они по трем графикам: а) “лиственные", б) “полулиственные”, в) “безлиственные" семейства. На каждом графике форма точек обозначает отряд, к которому принадлежит то или иное семейство.

Заглядывая прямо в будущее

Эта глава начиналась с того, что вы превратились в белку, маленькую и перепуганную, и сильно пожалели о том, что подначивали своего друга воспользоваться “дурацкой игрушечной палочкой”. Удирая во весь дух от шимпанзе, вы заметили, что зрение у них как будто бы намного лучше вашего: вы не видели ни одного из преследователей, а они вас определенно видели, раз дышали вам в затылок на протяжении полумили. Ваше новое зрение оказалось неполноценным: вы готовы биться об заклад, что видели бы все совершенно иначе, если бы карабкались по кронам в человеческом обличье. Что же изменилось? Изменились помехи, точнее, ваш размер относительно размера листьев. Будь вы собой прежним, ваше “рентгеновское” зрение позволяло бы видеть сквозь листву. Но теперь вы белка, и ваше тело вместе с головой уменьшились. Следовательно, уменьшилось и расстояние между глазами, а значит, глазной “рентген” стал существенно менее эффективным. Вас теперь не только можно съесть в один присест. Вы в значительной мере ослепли, и ваша бинокулярная область сильно сузилась. Хорошо, что это был всего лишь кошмар, а в реальности у вас нет друзей, которые чуть что машут волшебной палочкой, когда их “берут на слабо”. Так что угроза внезапно уменьшиться в размерах исчезающе мала.

Однако существует другая, более реальная опасность, которая угрожает сверхспособностям, и это касается нас всех. Вы сами вряд ли сможете вдруг стать миниатюрными, но что если листья увеличатся? На первый взгляд, такая постановка вопроса может показаться параноидальной, однако именно это случится, если вы переселитесь из одного леса в другой, а у деревьев там листья гораздо шире. То же самое произойдет, если из леса вы переселитесь в любое местообитание современного человека, где на смену листьям пришли сплошные и непрозрачные стены, здания, диваны, автомобили. Несмотря на то, что большинство нас, горожан, никогда не жило в лесах, именно такой эволюционный “переезд" совершили наши предки. Вместо того чтобы уменьшаться самим, подобно Алисе в Стране чудес, мы увеличили помехи, загораживающие нам обзор. Наша (и Алисы) окружающая среда переместилась (рис. 16) из нижнего правого квадрата в нижний левый и из “блокирующей” стала “беспреградной” (оставшись при этом “лиственной”). И теперь мы с вами фактически циклопы: оба наших глаза показывают примерно одну и ту же картину, позволяя видеть лишь половину того, что мы могли бы видеть вокруг. А к своему глазному рентгену мы прибегаем в тех редких случаях, когда бродим по густому лесу или следим из кустов за соседями.