Por que os animais têm formatos de pupila diferentes?

O formato das pupilas varia muito no reino animal, desde as pupilas em forma de W das sépias até as pupilas em forma de barra das cabras. Mas por que elas têm formatos tão diferentes?

Com informações de Live Science.

É fácil pensar nas pupilas como simples orifícios que se dilatam no escuro e se contraem na luz. Mas, se observarmos o reino animal, veremos uma variedade de formatos de pupilas: fendas verticais em gatos e cobras, retângulos horizontais em cabras e cavalos, e crescentes em forma de W em chocos, por exemplo. O formato da pupila de um animal pode revelar muito sobre como ele enxerga e o que precisa para sobreviver.

Em um sistema óptico perfeito, o formato da pupila não deveria importar muito. “Em um mundo ideal, da maneira como a óptica é geralmente ensinada, a pupila é meio irrelevante porque toda a luz deveria convergir para um ponto exato”, disse Jenny Read, neurocientista visual da Universidade de Newcastle, no Reino Unido.

Mas os olhos reais são imperfeitos — a luz que passa pela pupila cria difração e desfocagem que diferentes formatos de pupila resolvem de maneiras diferentes. “Na verdade, acaba sendo muito complicado”, disse Read.

Um fator importante é a profundidade de campo, disse Marty Banks, professor emérito de optometria da Universidade da Califórnia, Berkeley, ao Live Science. Seu estudo de 2015, publicado na revista Science Advances, foi o primeiro a explicar sistematicamente por que a orientação da pupila de um animal é importante para a sobrevivência.

A profundidade de campo é mais facilmente ilustrada com uma lente de câmera, onde a abertura da câmera funciona como sua pupila. Uma abertura pequena cria uma imagem onde os objetos estão nítidos tanto em objetos distantes quanto próximos à câmera. Uma abertura grande coloca um objeto em foco e desfoca tudo em primeiro plano e em segundo plano. Mas quando uma pupila não é perfeitamente redonda, ela pode produzir mais variação no foco, e os olhos de alguns animais se aproveitam disso.

Predadores de emboscada, como gatos e cobras, possuem olhos voltados para a frente que avaliam a distância comparando as pequenas diferenças entre suas duas visões — um processo chamado estereopsia. Como os olhos estão lado a lado, as diferenças aparecem com mais clareza ao longo das bordas verticais, o que significa que essas bordas precisam ser nítidas.

“Como garantir que as imagens fiquem nítidas? Bem, você [diminui] a pupila e aumenta a profundidade de campo”, disse Banks. “Mas eles só precisam fazer isso para os contornos verticais. Então, é realmente inteligente fechar a pupila horizontalmente e deixá-la bem aberta verticalmente, porque para os outros contornos onde a estereopsia não é útil, como para o contorno horizontal, agora eles podem usar o desfoque para estimar a distância.”

É por isso que as pupilas dos predadores de emboscada têm formato de fenda: contrair a pupila horizontalmente ajuda na estereopsia, enquanto alargá-la verticalmente os ajuda a estimar a profundidade a partir do desfoque.

No entanto, isso funciona melhor para predadores que vivem perto do solo. Predadores maiores, como leões e tigres, tendem a ter pupilas redondas porque olham para o chão em um ângulo mais inclinado, o que reduz a vantagem do desfoque na estimativa de distância.

Os animais de presa têm prioridades diferentes para a sobrevivência, e o formato de suas pupilas reflete isso.

“Para animais de presa, o campo de visão é mais importante do que a nitidez da imagem”, disse Banks. “Eles precisam ter uma visão panorâmica do solo, porque a maioria dos predadores que se aproximarem estarão no chão.”

Em contraste, os olhos de animais de presa, como cabras, ovelhas e cavalos, tendem a estar posicionados nas laterais da cabeça, e suas pupilas têm formato de barra — largas na horizontal e estreitas na vertical. Esse formato largo permite a entrada de mais luz do plano horizontal à frente e atrás deles, ajudando-os a escanear o ambiente ao redor, enquanto a abertura vertical estreita aguça os contornos horizontais — basicamente o oposto do que os olhos dos predadores fazem.

Mas há um problema: um animal de presa que abaixa a cabeça para pastar teria suas pupilas horizontais viradas para os lados, prejudicando sua capacidade de observar o horizonte. No entanto, esses animais desenvolveram uma solução surpreendente, descobriu Banks: conforme a cabeça do animal muda de orientação, seus olhos giram nas órbitas para compensar.

“Eles desenvolveram essa capacidade de mover os olhos em direções opostas nos dois lados da cabeça para manter a pupila paralela ao chão”, disse Banks.

Existem outros animais com formatos de pupila ainda mais estranhos, especialmente no mar. As sépias, por exemplo, têm pupilas em forma de W. Os cientistas ainda não têm respostas definitivas para explicar o porquê.

“Algumas pessoas argumentam que isso os torna menos visíveis para outros animais”, disse Banks. “Não tenho certeza se acredito que um W seja de alguma forma mais difícil de ver do que um círculo.”

Outras teorias sugerem que esses formatos de pupila podem ajudar a reduzir a luz vinda de cima, minimizando a dispersão e melhorando o contraste. Uma teoria inicial propôs que o formato pode auxiliar na percepção das cores — as sépias possuem apenas um fotopigmento, o que deveria significar que elas enxergam apenas em preto e branco, apesar de suas cores deslumbrantes e habilidade para camuflagem.

O estudo de Banks focou em animais terrestres, e ele reconheceu que muitas pupilas aquáticas permanecem sem explicação. Read suspeita que os mistérios vão ainda mais longe. “Isso nos faz pensar em que outras habilidades podem existir nos olhos dos animais, das quais simplesmente não temos ideia”, disse ela.

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