Nieuwe afbeeldingendatabase kan de evolutie van het menselijk oog helpen verklaren

Het menselijk oog is een verbazingwekkend stuk machine. Het kan zo'n tien miljoen kleuren onderscheiden dankzij de opmerkelijke lichtgevoelige staaf- en kegelcellen die de achterkant van het oog bevolken.

Deze cellen verdelen het zichtproces netjes. De staafjes, zo'n 90 miljoen, hebben een maximale gevoeligheid voor roodachtig licht en werken het beste bij weinig licht, wat ons nachtzicht oplevert.

De kegels daarentegen, zo'n 5 miljoen, zijn er in drie soorten. Deze zijn gevoelig voor lange golflengten (dwz rood), middellange golflengten (groen) en korte golflengten (blauw) en produceren kleurenwaarneming. Ze worden respectievelijk aangeduid als L-, M- en S-kegels.

Maar hier is de puzzel: S-kegels zijn zeldzaam en vormen minder dan 10 procent van het totaal. De L- en M-kegels komen veel vaker voor, maar hun verhouding kan sterk variëren. Mensen met een normaal kleurenzicht kunnen L:M-verhoudingen tussen 1:4 en 15:1 hebben.

(Andere primaten hebben verschillende verhoudingen, hoewel de verhouding bij apen in de nieuwe wereld vergelijkbaar is met die van ons.)

De vraag die biologen achter hun oren laat krabben, is waarom.

Een idee is dat deze verdeling van kegelceltypes het resultaat is van een aanpassing aan de omgeving waarin het menselijk oog is geëvolueerd.

Dus als we kunnen achterhalen hoe die omgeving eruit zag, zouden we greep kunnen krijgen op de krachten die ons visuele systeem hebben gevormd.

Vandaag onthullen Gasper Tkacik van de Universiteit van Pennsylvania in Philadelphia en verschillende vrienden een interessante benadering om dit probleem op te lossen. Hun idee is om een ​​plek te vinden zoals die waarin de mens is geëvolueerd en de lichtomstandigheden die daar worden aangetroffen te meten.

En door een monster te vergelijken dat groot genoeg is met metingen van elders, zou het mogelijk moeten zijn om erachter te komen hoe en waarom het menselijk oog evolueerde met zijn merkwaardige verhoudingen van kegelceltypes.

Dus waar te zoeken. De consensus is dat de mens ongeveer 3 miljoen jaar geleden in Afrika afweek van andere mensachtigen. Een plaats waarvan gedacht wordt dat het representatief is voor de omstandigheden die toen bestonden, is de Okavango-delta in Botswana, waar de Okavanga-rivier uitmondt in een moeras aan de rand van de Kalahari-woestijn en 's werelds grootste rivierdelta in het binnenland vormt. (Het meeste water verdampt.)

Als mensen zich in dergelijke omstandigheden hebben ontwikkeld, is het mogelijk dat de lichtomstandigheden daar ons een idee geven over mysteries zoals de kegelcelverhouding.

Dus Tkacik en vrienden zijn naar Botswana gereisd en hebben genomen 5000 zes-megapixel foto's van het gebied met een Nikon D70 digitale SLR. ze hebben ze vervolgens zorgvuldig gekalibreerd om nauwkeurig de statistieken vast te leggen van het licht dat de camerasensoren bereikt en ze allemaal op internet te zetten.

Tegenwoordig beschrijven ze de verschillende manieren waarop ze deze database hebben opgebouwd en kondigen ze aan dat deze openbaar beschikbaar is onder een creative commons-licentie voor onderzoek op het gebied van computervisie, de psychofysica van perceptie en visuele neurowetenschappen. De afbeelding hierboven is een voorbeeld.

Het idee is dat het vergelijken van de statistieken die bij deze afbeeldingen horen met die uit andere gebieden enig inzicht zal opleveren in de evolutie van het visuele systeem.

Er is natuurlijk nog een andere mogelijkheid. Dat de eigenaardige kenmerken van het menselijk oog het resultaat zijn van een veel dramatischer incident, zoals de Toba-supervulkaanuitbarsting 70.000 jaar geleden, die de wereldbevolking mogelijk tot minder dan 15.000 heeft teruggebracht. Andere knelpunten op andere momenten zouden het aantal mensen hebben teruggebracht tot minder dan 2000.

Misschien is het menselijke visuele systeem geoptimaliseerd om te overleven tijdens een van deze rampen. Het vinden van deze lichtomstandigheden op aarde kan tegenwoordig aanzienlijk moeilijker zijn.

Wat de oorzaak ook is, de beelden uit Botswana zijn een interessante eerste stap in het herontdekken van de omstandigheden waarin we zijn geëvolueerd en om erachter te komen waarom we zijn wie we zijn.

Referentie: arxiv.org/abs/1102.0817 : Natuurlijke beelden uit de geboorteplaats van het menselijk oog

zich verstoppen