演化论:人类的眼睛为什么长在前面?

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如果你逛动物园的时候仔细观察一下,或许会发现多数动物都可以归为两类。有一类的眼睛长在两侧,包括鸡、牛、马、斑马;还有一类的眼睛长在前面,包括猴子、老虎、猫头鹰和狼。所有参观动物园的人显然都属于后一类。为什么会出现这种差异呢?

眼睛长在什么位置是“权衡再三”的结果。随着两只眼睛逐渐向前方靠拢,它们的视野将会逐步重叠。由于两只眼睛面对相同的场景时,向大脑发送的视觉信号略有差异,所以重叠之后便会让你感受到视野的深度。眼睛长在两侧的动物或许并没有这种完善的深度知觉,但它们的视角却很广。

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Image caption 有些龟类的眼睛虽然长在两侧,但它们处理视觉信息时,却好像自己的眼睛长在前面一样(图片来源:Thinkstock)

不同动物的眼睛之所以位于现在的位置,原因也各不相同。例如,有些龟类的眼睛虽然长在两侧,但它们处理视觉信息时却好像自己的眼睛长在前面一样——或许是因为当它们把头缩进龟壳后,眼睛就只能接收前面的光线。但人类所属的灵长动物的眼睛为什么进化到了前面?科学家给出了很多观点。

1922年,英国眼科医生爱德华·特蕾切·考林斯(Edward Treacher Collins)写道,早期的灵长动物需要通过视觉“在不同的树枝之间精确地荡来荡去……还要用双手抓住食物,并将其送入口中。”随着我们的灵长类祖先进入树林来躲避捕食者,他们需要在树枝之间灵活移动,并用双手迅速抓到逃离的猎物,这便需要进化出一种具备良好深度知觉的视觉系统。

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Image caption 鸡的眼睛很像广角镜,有利于发现捕食者(图片来源:Thinkstock)

科林斯的观点被称作“树栖运动假说”。数十年来,这番理论已经得到了扩展和提炼,但其核心观点并未改变:我们的祖先之所以进化成两只眼睛长在前面,是为了在树木之间跳跃时精确判断距离。毕竟,在树木之间跳跃时半途摔下的风险极高。“一旦失败,就会从好几米的空中摔到栖息着食肉野兽的地上。”视觉精神治疗师克里斯多夫·泰勒(Christopher Tyler)1991年说。

科林斯这番假说的破绽在于,很多树栖动物的眼睛都位于头部两侧——例如,松鼠就是其中之一。所以,生物人类学家麦特·卡特米尔(Matt Cartmill)于2005年提出了另外一个观点:“视觉捕食假说”。他认为,捕食者可以通过良好的深度知觉获益。这可以帮助它们更好地定位物体,更高效地捕食猎物:无论是追踪羚羊的美洲豹,还是抓捕兔子的猛禽,均是如此。卡特米尔认为他的这番理论最贴近实际,因为这也能解释灵长动物在进化过程中的其他独特变化。例如,早期的灵长动物捕食时依靠的是视觉,而非嗅觉。卡特米尔认为,嗅觉灵敏度降低是眼睛距离拉近所产生的一个副作用,原因很简单——由于受到眼睛的挤压,鼻子的空间,以及鼻子与大脑之间的连接都被压缩。

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Image caption 像美洲豹这样的捕食动物可以借助位于面部前方的双眼更好地辨识猎物(图片来源:Thinkstock)

神经生物学家约翰·奥尔曼(John Allman)采纳了卡特米尔的假说,并对其进行了扩展,把重点转移到夜食动物身上。毕竟,并非所有捕食动物的眼睛都长在前面。猫、灵长动物和猫头鹰的眼睛位于前方,猫鼬、树鼩和知更鸟却并非如此。奥尔曼的贡献在于,他认为眼睛长在前面对猫头鹰和猫等夜间捕食的动物有利,因为这种结构能比长在两侧的眼睛获取更多的光线。巧合的是,早期的灵长动物也是夜间捕食者。或许正是因为这种生活习性,才让它们将朝向前方的眼睛遗传给了后代,其中也包括我们人类。

理论神经生物学家马克·尚依兹(Mark Changizi)还有另外一种观点。2008年,他在《理论生物学期刊》上提出了“X射线视觉假说”。简而言之,他认为长在前面的眼睛让人类的祖先可以看穿它们栖息地周围茂密的树叶和树枝。他之所以给自己的假说起了这样一个引人入胜的名字,源自一个有趣的现象。“当你把手指垂直地放在眼前,然后双眼盯着远处的某个东西时,”他写道,“你会发现两只眼睛看到的手指变成了透明的。”因此,我们拥有“看穿”手指的能力,就像是具备X射线一样的视觉。

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Image caption 眼睛长在前面让人类的祖先可以看穿它们栖息地周围茂密的树叶和树枝(图片来源:Getty)

这个问题是丛林里的大型动物所独有的,灵长动物便是其中之一。松鼠等体型较小的动物不太会受到类似问题的困扰,因为它们的头部很小,足以透过树枝和树叶的缝隙观察周围的动态。生活在丛林以外的大型动物只需要长在两侧的眼睛即可有效地观察周围的环境。

所以,我们至今仍然没有完全解决人类的眼睛为什么长在前面这个问题。每一种假说都有各自的优势和劣势。然而,无论我们的眼睛长在前面是为了攀爬跳跃、追逐猎物还是看穿树叶,至少有一件事情是确定的:它都源自于树上的生活。

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(责编:友义)

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