ヘビの垂直瞳孔形の適応的意義に関する洞察

脊椎動物の瞳孔の形状は、円形から垂直にまで及び、この特性には複数の系統発生的シフトがあります。私たちの分析は、垂直瞳孔が暗視を強化するための適応として進化したという広く保持されている見解に挑戦します。機能的な根拠では、可変アピーチャー垂直瞳（i）により、夜行性の種はナイトビジョンのための敏感な網膜を持つことができますが、瞳孔の閉鎖を調整することで日々眩しさを避け、（ii）狭い垂直瞳孔があるため視力を増加させることができます。水平面の網膜にシャープな画像を投影できます。水平方向の動きの検出は、獲物を動かすのを待ち伏せして待つ捕食者にとって重要である可能性があり、採餌モード（待ち伏せの捕食）とポリファシ活動が垂直瞳孔形の進化を支持する可能性があることを示唆しています。カモフラージュ（目の円形の輪郭の破壊）も、待ち伏せの捕食者にとって有益かもしれません。ヘビの比較分析では、瞳孔形と採餌モードの間、および活動の瞳孔形とディールのタイミングの間の重要な機能的リンクが明らかになります。待ち伏せの捕食と垂直スリットの生徒との同様の関連性は、トカゲや哺乳類でも発生し、採餌モードが脊椎動物の視覚システムに大きな選択力を発揮したことを示唆しています。

Pupil shape in vertebrates ranges from circular to vertical, with multiple phylogenetic shifts in this trait. Our analyses challenge the widely held view that the vertical pupil evolved as an adaptation to enhance night vision. On functional grounds, a variable-aperture vertical pupil (i) allows a nocturnal species to have a sensitive retina for night vision but avoid dazzle by day by adjusting pupil closure, and (ii) increases visual acuity by day, because a narrow vertical pupil can project a sharper image onto the retina in the horizontal plane. Detection of horizontal movement may be critical for predators that wait in ambush for moving prey, suggesting that foraging mode (ambush predation) as well as polyphasic activity may favour the evolution of vertical pupil shape. Camouflage (disruption of the circular outline of the eye) also may be beneficial for ambush predators. A comparative analysis in snakes reveals significant functional links between pupil shape and foraging mode, as well as between pupil shape and diel timing of activity. Similar associations between ambush predation and vertically slit pupils occur in lizards and mammals also, suggesting that foraging mode has exerted major selective forces on visual systems in vertebrates.