¿Pueden adivinar qué ojos pertenecen a cada animal? En la fila superior y de izquierda a derecha tenemos los de una sepia, un león y una cabra y en la fila inferior y de izquierda a derecha los de un gato, un caballo y un gecko. Si miramos los ojos de la sepia vemos que su pupila se parece a la letra «W», pero en los del león su pupila redonda, y en los de de la cabra alargada horizontalmente. El gato posee una pupila de ranuras verticales, el caballo una gran pupila cuadrada y el gecko otra con orificios dispuestos en una línea vertical.

¿Cual es el sentido de esta variedad? Los ojos de los seres vivos son el resultado de muchos años de evolución y su herramienta para percibir el mundo que los rodea pero cada especie animal ha desarrollado un modo distinto de ver su mundo aunque todos los ojo, como órganos receptores de la luz funcionan de una manera muy similar al de una cámara fotográfica.

Fijémonos en el proceso de la visión: las imágenes llegan a los ojos con la luz que pasa a través de una hendidura llamada pupila que es el espacio por el que penetra la luz que llega al iris. El iris, esa membrana que da color a los ojos se dilata o contrae en función de la luz que recibe y la misma, al llegar al fondo del ojo es recibida por la retina, que tiene células fotosensibles llamadas conos (células que perciben el color) y bastones (fotorreceptores sensibles a la luz) para convertir esa luz en información. Allí los fotones luminosos se transforman en señales eléctricas, que son enviadas al cerebro a través del nervio óptico para su interpretación.

Por eso la forma de la pupila de cada ojo, refleja las adaptaciones que ha tenido cada ser vivo para ver el medio natural en el que vive y como la iluminación que recibe la retina es el producto del área de su pupila por la intensidad de la luz incidente, es la dilatación y constricción de esa pupila lo que permite al ojo que la posee la capacidad de poder aumentar o disminuir la cantidad de luz que recibe su retina . Cada especie ha adaptado la forma de las pupilas de sus ojos a sus hábitos de caza y defensa y los diferentes entornos de luz del hábitat en donde vive.

El funcionamiento de las pupilas en los distintos animales, sus características, su forma y sus capacidades es algo que no deja de sorprender a la comunidad científica día tras día. Veamos algunos tipos

La pupila de un gato y de un gecko son de tipo alargado pero una y otras están orientadas con 90 grados de diferencia. En general una pupila de hendidura es muy adecuada para permitir que entre mucha luz en el ojo tanto durante el día como por la noche pero su forma varia completamente si pertenece a un animal de presa como el gato o a una víctimas de los depredadores como el gecko.

Porque los ojos del gato, ese pequeño felino cazador nocturno exigen que su pupila deba de dilatarse mucho para detectar y acertar a su presa en condiciones de luz muy escasa pero por su pequeño tamaño, y para tener éxito como predador este animal también debe de esperar, agazapado para coger a su presa desprevenida. Esta forma de caza exige el tener que acercarse a la misma a poca distancia y para tal fin es crítico que pueda medirse muy bien la distancia que lo separa y disponer de un enfoque muy preciso en distancias cortas. Este ojo está diseñado para tener una buena profundidad de campo y una alta capacidad para dilatar su pupila.

Y así tenemos que las pupilas diseñadas para este tipo de caza son de orientación vertical pero si las giramos 90º, posición común en el gecko y en algunas ranas, sapos, serpientes o pulpos, las mismas funcionan como mecanismo defensivo para permitir al animal detectar el movimiento vertical de sus depredadores y, por tanto, poder tomar medidas evasivas.

Pero cuando el animal es cazador como el gecko nocturno la forma de sus pupilas cambia y tienen la misma forma que las del gato, aunque con unos ensanches de forma irregular. Esta extraña forma de pupilas verticales con múltiples «ranuras» que trabajan juntas le ayudan a percibir la distancia, y le permite efectuar la caza en diversos entornos. Al tratarse de un animal depredador esas pupilas verticales rodeadas de unas “cavidades” permiten que sus ojos puedan aumentar o disminuir su área según la intensidad lumínica de la luz incidente y además también pueden enfocar objetos a diferentes distancias a la vez. Para completar este ojo, perfectamente adaptado al modo de vida, de este tipo de geckos los mismos también tienen la capacidad de ver los colores con una riqueza de hasta 350 veces mejor que los de un ser humano.

Ahora fijémonos en las curiosas pupilas en forma de «W» de la sepia que es otro modelo de una evolución distinta del ojo de un animal. La sepia para enfocar los objetos, cambia la forma de su ojo en lugar de la forma de la lente como haríamos nosotros y aunque en la oscuridad, sus pupilas son prácticamente circulares, cuando recibe la luz las mismas adquieren esa curiosa forma de «W» ¿La razón? Pues que con esa forma pueden conseguir que la luz entre en su ojo desde muchas direcciones diferentes, y esto aumenta el contraste de la imagen y la visión a distancia.

Añadir también que el ojo de la sepia aunque puede ver menos colores que el ojo humano tienen la capacidad de captar la luz polarizada. Sabemos que la polarización de la luz ocurre cuando la misma atraviesa un filtro y esto permite que pase por el mismo sólo la parte de esa luz cuyo plano de oscilación coincida con la dirección de ese filtro. En el caso de una cámara de fotos, un filtro polarizador nos ayudaría a evitar los molestos haces de luz que deslumbran en la imagen pero para la sepia que vive en el océano, y con el agua como filtro, la captación de la luz polarizada la ayudará a a visualizar mejor el contraste de su entorno.

Es decir, que la evolución de la forma de las pupilas en los ojos animales puede ser determinante para la supervivencia de una especie y en general, las pupilas tiene tres formas básicas : redonda, horizontal y vertical. Se sabe también que los animales depredadores que cazan a través de la emboscada suelen tener los ojos en la parte frontal de la cara, para permitirles un mejor enfoque y un cálculo preciso de la distancias que los separa de su presa. En cambio los animales que son sus presas-principalmente animales herbívoros- poseen ojos laterales que les proporcionan una mejor defensa contra sus cazadores por tener un mayor ángulo de visión mayor y una protección contra los deslumbramientos del sol.

Todo esto fue analizado concienzudamente en el año 2015, cuando un grupo de científicos de la Universidad de Berkeley en California, realizaron el primer estudio exhaustivo sobre esta materia. Los investigadores Martin Banks y Gordon Love, encontraron que existe una correlación sorprendente entre la forma de la pupila de cada animal y el nicho ecológico al que el mismo pertenece, analizando también como la forma de la pupila de cada ojo definía como ese animal controlaba la iluminación de su retina en diferentes entornos de luz y descubriendo que esta forma está estrechamente relacionada con su tamaño y si es un depredador o una presa potencial.

Veamos la imagen anterior. A la izquierda y de arriba a abajo tenemos distintos tipos de forma de pupilas en diversos seres vivos: las de hendidura vertical de los pequeños felinos, las pupilas subcirculares de los grandes felinos, las pupilas circulares del ser humano y las pupilas horizontales de los herbívoros. A la derecha tenemos un esquema que muestra como visualiza cada especie su entorno separando por colores su visión : en verde la actividad diurna, en azul la actividad nocturna y en rojo las actividades polifásicas (nocturna y diurna). Los puntos en cada contenedor se han desplazado aleatoriamente para evitar superposiciones pero están colocados en el cuadro en función de dos parámetros: en el eje vertical por la forma de la pupila y en el horizontal por el método de caza o alimento de cada especie. Los resultados muestran las pruebas estadísticas que relacionan la búsqueda del alimento de cada especie con sus horarios de actividad demostrando que para cada animal esto ha marcado la forma de su pupila.

Comencemos con ojos de un animal depredador . Los mismos deben de ser capaces de medir muy bien la distancia que lo separa de su presa (algo extremadamente útil si tienen que gastar su energía en una carrera para conseguir el alimento) y en cuanto a su visión, según explica Banks, es importante tener en cuenta que el ojo tiene tres formas de hacer una triangulación para calcular las distancias. La primera es la visión en estéreo o estereopsis un fenómeno dentro de la percepción visual por el cual, a partir de dos imágenes ligeramente diferentes del mundo físico proyectadas en la retina de cada ojo, el cerebro es capaz de recomponer una imagen tridimensional. Con este método y la comparación entre la señal de los dos ojos, el cerebro de un animal puede apreciar la profundidad de campo.

La segunda es el paralaje de movimiento que es el cambio de la posición de los objetos en relación a su profundidad cuando se desplaza el observador. Los objetos que están más cercanos al punto enfocado se mueven en dirección opuesta al propio movimiento, mientras que los objetos que están situados más lejos lo hacen en la misma dirección.

La tercera es el contraste de nitidez: la pupila detecta que un objeto se acerca o se aleja tomando referencias y viendo cuándo se pone borroso.

Los animales predadores no pueden usar el paralaje de movimiento porque sus presas les verían moverse, así que solo les queda usar la estereopsis y la nitidez para estimar la distancia a la presa. Según explica Banks.: «la primera funciona mejor si la pupila es pequeña y la segunda funciona mejor si la pupila es grande”. Esto se consigue con un ojo cuya pupila sea vertical. Las pupilas verticales son perfectas para medir la profundidad de campo (véase que hay muchos puntos azules de actividades nocturnas en la zona superior derecha que refleja la caza por sorpresa). Las rendijas también permiten también una mayor expansión de la pupila para dejar entrar mucha más luz, y favorecen la visión nocturna pero este tipo de ojos también exige importantes cambios anatómicos en e ojo de ese animal ya que para el cierre de este tipo de pupilas deben de intervenir dos músculos adicionales que compriman lateralmente la abertura de la pupila permitiendo así un cambio de su área mucho mayor. La pupila de un gato puede tener cambios en su área de entre 135 y 300 veces

Para mejorar aun más la visión con poca luz, este tipo de felinos también tienen una capa reflectiva llamada Tapetum Lucidum detrás de su retina que aumenta la cantidad de luz captada por las células fotorreceptoras. Esta capa puede aumentar entre 30 y 50 veces la sensibilidad de los bastones, por eso, cuando apuntamos a los ojos de un gato con una fuente luminosa en la oscuridad- que es cuando sus pupilas están dilatadas- la luz penetra hasta el interior de su ojo y parte de la misma se refleja en esa especie de espejo que es su tapetum lucidum y rebota hacia nosotros obteniendo ese tipo de mirada láser que nos devuelve este animal en la oscuridad.

Los animales cazadores de mediano a gran tamaño (como perros, lobos y los grandes felinos) tienen sus pupilas redondeadas. Esta forma le es suficiente para cazar en horas de luz intensa a presas de gran tamaño ( no como las de los gatos que son pequeñas) y como cazan acosando y agotando a sus víctimas no precisan de un aparato óptico tan complejo como el del gato. Además al tener sus patas más largas y los ojos a mayor distancia del suelo no necesitan acercarse tanto a sus presa como los depredadores de emboscada que cazan cerca del suelo (gatos, zorros e incluso cocodrilos) ya que su salto es más poderoso y aunque no enfoquen a su víctima de manera precisa pueden corregir un cierto margen de error con su potencia muscular.

Por eso la pupila redonda de los grandes felinos cazadores aunque no les da un campo de visión espectacularmente amplio, le sirve para hábitos de caza diurnos como pueden verse en el gráfico que muestra puntos rojos en la zona de caza activa y por sorpresa. La pupila redondeada es mucho menos exigente pero cubre bien las necesidades de estos animales y la constricción de la misma se logra mediante músculos en forma de anillo. Una pupila circular puede cambiar su área alrededor de 15 veces y esto es suficiente para que se dilate en condiciones de poca luz y también puede contraerse lo suficiente para evitar el deslumbramiento durante las horas de luz intensa del día.

La pupila circular es también la que tenemos los seres humanos porque nuestros hábitos son diurnos y lo mismo cazamos que nos alimentamos de la agricultura aunque el ojo del hombre es el más versátil de todos ya que se adapta a todas las situaciones de una manera moderada y en el gráfico se muestran puntos azules, rojos y verdes distribuidos uniformemente durante el día y la noche.

¿Y que pasa con las pupilas horizontales de forma oblonga, o rectangulares? Las mismas son una característica de los animales calificados como presas: ovejas, cabras o caballos, pero esta curiosa forma de pupilas también proporciona a sus portadores unas buenas ventajas.

En primer lugar les dan un campo de visión mucho más amplio, casi panorámico, permitiéndoles divisar mucho mejor a los posibles depredadores y en segundo lugar también les ayudan a mantener el suelo enfocado para ayudarles a escapar más rápidamente. Se trata de un tipo de pupilas que produce un campo visual muy extenso en los animales que tienen una alimentación herbívora y que pueden ser víctimas de los cazadores. Los herbívoros con sus ojos situados en la parte lateral de su cabeza, pueden ver tanto delante como por detrás porque deben de estar siempre alerta, y con la atención siempre puesta en lontananza para detectar cualquier movimiento sospechoso que pudiese delatar la presencia de un predador. También poseen una buena visión frontal para poder huir y evitar obstáculos con rapidez en caso de necesidad.

La pupila rectangular confiere, pues, una visión panorámica horizontal de todo lo que sucede a ras del suelo –allí donde pueden estar agazapados los predadores- y permite a sus poseedores que desde la zona frontal hasta la trasera, su campo de visión sea diáfano. Esta disposición que permite un campo de visión horizontal más profundo y mejora la calidad de la vista en esa dirección.No olvidemos que un potencial cazador podría acercarse a estos animales desde cualquier punto.

Hay otra adaptación evolutiva que hace que la visión de los herbívoros se mantenga siempre en óptimas condiciones para detectar a sus predadores y es que su pupila también mantiene siempre su eje mayor paralelo al suelo. Tanto si el animal está oteando alerta el horizonte como si está pastando el eje mayor de la pupila mantiene esa orientación. Es decir, el globo ocular rota en la cuenca del ojo –fenómeno conocido como ciclovergencia– de tal suerte que el eje mayor pupilar sigue paralelo al suelo, lo que permite mantener siempre una visión panorámica óptima.

Y puestos ya a entender la visión de los animales añadir que existen algunos que tienen súper poderes. Por ejemplo, tanto el águila como el halcón disponen de una agudeza visual entre dos y cuatro veces superior a la del ser humano. Se estima que ambos animales son los que mejor calidad de imagen tienen de todos los seres que habitan el planeta pues disponen de una gran resolución y nitidez en la imagen que los hacen implacables a la hora de ver y cazar a sus presas, gracias a que tienen más células que detectan la luz (conos) que la retina humana. Esto incrementa la capacidad de ver los detalles. Por otro lado, su campo visual es de casi 340º, mucho mayor que el del ser humano, que es de 180º. Estas características unidas hacen que posean la capacidad de ver en tres dimensiones, y así saber exactamente a qué distancia están sus presas para cazar con eficacia.

Otro animal con unos ojos sorprendentes es el búho, un ave nocturna que tiene sus ojos 2,2 veces mayores que los de la mayoría de aves y situados de frente. Su retina está dotada con muchos más bastones (los responsables de la visión nocturna) que lo habitual y por eso puede volar, cazar y protegerse con un mínimo de luz.

¿Y qué decir del camaleón? Sus ojos pueden moverse de forma independiente el uno del otro y sus párpados cubren casi todo el globo ocular dejando un pequeño agujero por el que ve. El hecho de que cada ojo pueda “ir a la suya” le permite tener un campo visual de 360 grados y ver dos cosas a la vez como por ejemplo, una presa y una potencial amenaza.

Dicen que el refranero es sabio y hay un refrán que dice que “los ojos son el espejo del alma” pero esto, que tal vez sea aplicable al ser humano que con su mirada puede infundir confianza, rechazar, o anunciar nuestro estado de humor, no es lo que cabría decir de los animales. Para ellos el refrán habría que cambiarlo por este otro: “los ojos revelan la posición en la cadena trófica”

Fuentes:

Why do animal eyes have pupils of different shapes (Science Advances)

https://www.livescience.com/51787-why-cats-have-vertical-pupils.html (Livescience)