Mắt tiến hóa để có năng lực tia X

Lợi thế của việc sử dụng 2 mắt để quan sát từ lâu chỉ gắn liền với khả năng nhìn hình ảnh 3 chiều của chúng ta. Một nghiên cứu mới của một nhà khoa học tại Học viện bách khoa Rensselaer đã phát hiện lợi thế của việc nhìn bằng hai mắt: khả năng có thể nhìn xuyên qua vật thể.

Hầu hết động vật như cá, côn trùng, bò sát, chim, thỏ, và ngựa tồn tại trong môi trường không phức tạp và lộn xộn như đồng cỏ, và mắt của chúng nằm ở 2 bên đầu. Mắt nằm ở 2 bên cho phép con vật quan sát đằng trước và phía sau, đây là khả năng được gọi là quan sát toàn cảnh. 

Con người và các động vật có vú cỡ lớn như linh trưởng và các loài thú lớn như hổ tồn tại trong môi trường phức tạp (rừng rậm), vì vậy mắt phát triển để cùng nhìn về một hướng. Những động vật với mắt hướng về phía trước không có khả năng nhìn đằng sau, nhưng bù lại chúng có khả năng nhìn tia X, theo Mark Changizi giáo sư về khoa học thần kinh tại Rensselaer, ông cho rằng mắt cùng nhìn về một hướng được lựa chọn để tối đa hóa khả năng nhìn trong môi trường rậm rạp như rừng rậm.

Tất cả các động vật đều có vùng nhìn được bằng 2 mắt – không gian mà cả 2 mắt cùng nhìn một lúc – đem lại khả năng nhìn tia X và vùng này rộng dần khi mắt càng hướng về phía trước nhiều hơn.

Chứng minh khả năng tia X khá đơn giản: giữ một cái bút theo hướng thẳng đứng rồi nhìn vào vật gì đó phía sau nó. Nếu bạn lần lượt nhắm từng mắt, bạn sẽ thấy trong cả hai trường hợp, cái bút che tầm nhìn của bạn. Tuy nhiên, nếu bạn mở cả hai bạn có thể nhìn qua cái bút để quan sát không gian đằng sau.

Hầu hết động vật có mắt hướng về hai bên cho phép chúng quan sát toàn cảnh xung quanh chúng, cả đằng trước và đằng sau. (Ảnh: Rensselaer/Changizi)

Để chứng minh làm cách nào mắt của chúng ta có thể nhìn qua nhiều vật cản lộn xộn, chỉ tất cả các ngón tay của bạn theo những hướng ngẫu nhiên, rồi chú ý khoảng không gian bên ngoài bạn có thể nhìn với một mắt và hai mắt. Bạn bỏ sót rất nhiều thứ khi nhìn bằng một mát, nhưng có thể nhìn thấy hầu hết mọi thứ bằng 2 mắt.

Changizi, điều tra viên trưởng của dự án cho biết: “Vùng nhìn được bằng hai mắt giống như ‘ánh đèn sân khấu’ sáng lên đằng sau vật cản, cho phép chúng ta gạt bỏ vùng bị cản bằng mắt để nhận biết vật thể phía sau. Khi khoảng cách giữa hai mắt vẫn rộng hơn vật cản – ví dụ như những ngón tay, hoặc lá trong rừng – thì chúng ta có thể nhìn qua nó”.

Để nhận biết loài vật này có năng lực ấn tượng này, Changizi nghiên cứu 319 loài động vật trong 17 loại động vật có vú và phát hiện rằng vị trí của mắt phụ thuộc vào hai yếu tố: vật cản, hoặc việc thiếu vật cản trong môi trường của động vật, và kích thước của động vật so với vật cản.

Changizi phát hiện rằng động vật trong môi trường không phức tạp – ông mô tả môi trường này như “không gian không rậm rạp, hoặc nơi mà vật cản lớn hơn khoảng cách giữa hai mắt của động vật” (tưởng tượng một con chuột bé nhỏ cố gắng nhìn qua những chiếc lá rộng 6 inch) – thường có mắt ở hai bên.

Changizi cho biết: “Động vật sống trong môi trường đơn giản không rậm rạp không phải đối phó với vật cản bất kể kích thước chúng to hay nhỏ, vì vậy không hề có lợi thế tia X hay mắt hướng về phía trước đối với chúng. Nhìn bằng hai mắt không có lợi gì đối với chúng so với nhìn bằng một mắt, chúng có thể quan sát vùng rộng lớn hơn nhiều với 2 mắt ở 2 bên”.

Ảnh A: biểu đồ bên trái minh họa sọ của một con vật với 2 mắt 2 bên. 2 nửa vòng tròn màu cam thể hiện tầm nhìn của từng mắt, và tam giác màu cam đậm hơn thể hiện vùng nhìn được bằng hai mắt phía trước. Biểu đồ bên phải minh họa vùng mà con vật có thể nhận biết vật thể trong môi trường phức tạp. Ảnh B thể hiện vùng nhìn được và vùng nhìn được bằng hai mắt của động vật với mắt hướng về phía trước. (Ảnh: Rensselaer/Changizi)

Tuy nhiên trong môi trường lộn xộn – Changizi định nghĩa là không gian rậm rạp mà các vật cản nhỏ hơn khoảng cách giữa hai mắt của động vật – tầm nhìn bằng hai mắt rộng hơn, và vì vậy hai mắt đều hướng về phía trước để có thể nhìn qua các vật cản.

Changizi cho biết: “Khả năng nhìn tia X cho phép động vật với mắt hướng về phía trước quan sát vùng rộng hơn quanh chúng so với mắt hướng về hai bên. Thêm vào đó, động vật càng lớn trong môi trường phức tạp, thì mắt chúng càng hướng thẳng về phía trước để có tầm nhìn rộng lớn, nhằm trợ giúp việc săn mồi, chạy trốn kẻ thù, hoặc di chuyển qua những khu rừng rậm rạp”.

Changizi cho biết mắt người đã tiến hóa để có thể nhìn thẳng, nhưng chúng ta sống trong môi trường không quá phức tạp, vì vậy mắt hướng về hai bên có thể có lợi cho chúng ta hơn.

Changizi nhận định: “Trong thế giới ngày nay, thị lực của con người giống một con chuột nhỏ bé hơn là động vật to lớn trong rừng. Chúng ta không hay gặp những vật cản nhỏ, và những vật thường chắn tầm nhìn của chúng ta – ô tô và nhà cao tầng – rộng hơn rất nhiều khoảng cách giữa hai mắt, do đó chúng ta không thể sử dụng năng lực tia X để nhìn qua chúng. Nếu chúng ta đóng băng rồi tỉnh dậy một triệu năm sau, có thể sẽ rất khó khăn cho chúng ta để nhìn vào mắt của những dân cư mới – vì họ có thể có mắt ở hai bên”.

Nghiên cứu của Changizi được hoàn thành với sự cộng tác của Shinsuke Shimojo tại Học viện công nghệ California, và được công bố trực tuyến trên Journal of Theoretical Biology.