i mere end 100 millioner år dominerede dinosaurer dagslyset med varme fra solen, der gjorde det muligt for dem at trives. Natten kunne derfor have givet små, for det meste insektspisende pattedyr den bedste mulighed for at jage uden at blive en Dinosaurs næste måltid.
tidlige pattedyr, der opstod i dinosaurernes skygge, menes at have levet hovedsageligt natlige liv., Pattedyr udviklet sig ivrig sanser af lugt og hørelse, og på bekostning af nogle af evnen til at se i farver og i højere opløsning, deres øjne udviklet tilpasninger, der har forbedret deres syn i mørke: større elever, der tillader mere lys at komme ind i øjet; større antal stang celler, fotoreceptorer, der kræves for at se i svagt lys; og en reflekterende lag af væv kaldet tapetum lucidum, hvilket øger lys absorbering af nethinden.,
Ved at studere øjne og gener hos moderne dyr såvel som at kigge ind i fossilrekorden, er forskere begyndt at sammenstykke, hvor længe pattedyr var begrænset til natten, og hvordan denne periode formede de visuelle systemer for nutidens pattedyr. Et sådant arbejde giver også indsigt i, hvorfor menneskelige øjne undertiden falter., Selvom detaljerne forbliver op til debat, forståelse af udviklingen af pattedyrsvision i en længere periode med natlighed kan også hjælpe forskere med at forudsige, hvordan moderne pattedyr kan tilpasse sig, da stigende lysforurening og menneskelig aktivitet skubber nogle daglige dyr til at genvinde natten.
“det, vi har med pattedyr i dag er en stråling af organismer, der har udviklet sig kvintessens af deres sensoriske systemer i en natlig indstilling,” siger Christopher Kirk, en biologisk antropolog ved University of Texas i Austin., “Et hundrede millioner år med natlighed — jeg har sagt det før, og jeg vil sige det igen-det har konsekvenser.”
Fødslen af en hypotese
I hans 1942 monografi, Hvirveldyr Øjet og dets Adaptive Stråling, Gordon Vægge, en biolog ved så Wayne Universitet i Detroit, Michigan, foreslog, at der havde været en længere periode af natlige lever i den tidlige udvikling af pattedyr, til at forklare, hvorfor pattedyr’ øjne har en tendens til at være forskellige fra dem, der af andre hvirveldyr. Ideen blev kendt som den’ natlige flaskehals ‘ hypotese.,
mange pattedyrs quuirks kunne forklares med en historie om natlighed. Samt, der har store hornhinder og elever for at maksimere mængden af lys der kan komme ind i øjet, pattedyr’ øjne har mindre afstand mellem linsen og nethinden, end at gøre mange hvirveldyr’ øjne, som hjælper den optik, at projektet et klart billede på nethinden i svagt lys. Der er også færre typer fotoreceptorcelle til påvisning af farver (kendt som kegleceller)., Og øjnene hos de fleste pattedyr — skønt især ikke mennesker eller visse andre primater — mangler en fovea, et område af nethinden rig på kegleceller, der giver skarp og detaljeret syn på fisk, fugle og krybdyr, der jager i løbet af dagen. “De fleste pattedyrs øjne er ikke op til snus, som de er til fugle eller firben eller endda revfisk,” siger Lars Schmit., en evolutionær biolog ved Claremont McKenna College i Californien.
i det sidste årti har forskere brugt nye værktøjer og tilgange til at indsamle data for at hjælpe med at styrke den natlige flaskehals hypotese., I 2012 analyserede Kirk og hans kolleger øjenmorfologierne af 266 pattedyrarter fra 23 ordrer1. De fandt, at der var ringe variation i form, uanset om arten var aktiv i løbet af dagen, natten eller begge dele. Der adskiller pattedyr fra fugle og firben, hvis øjenformer adskiller sig mere mellem natlige og daglige arter. Pattedyrs øjne havde en tendens til at ligne de af natlige fugle og firben, med undtagelse af mennesker og nært beslægtede aber og aber., Kirk antyder, at dette skyldes, at nogle pattedyrs øjne sandsynligvis er begyndt at’ re-udvikle ‘funktioner, der er nyttige til daglig levevis, efter at de opgav en natlig livsstil.
forskere udvikler en klarere ide om, hvornår denne periode med natlighed opstod, og hvor længe det varede. I 2017 foreslog en gruppe i USA, at forfædrene til pattedyr var daglige., De anvendes fossile beviser for at vise, at omkring 385 millioner år siden (lige før hvirveldyr dukket op fra vandet på land2), hvirveldyr’ øjne tredoblet i størrelse, og er flyttet fra siderne til toppen af deres hoveder. Disse tilpasninger gjorde det muligt for tidlige hvirveldyr at se meget længere og jage med øjnene kigger over vandet, som krokodiller gør. Dette ville have været mest fordelagtigt i stærkt lys, siger Roi Maor, et pattedyr økolog ved Tel Aviv University i Israel og University College London — hvilket tyder på, at tidlig hvirveldyr var aktive i dag.,
noget må have ændret sig for pattedyr til at vedtage natlig adfærd. I slutningen af 2017 fremlagde en gruppe forskere, herunder Maor, bevis for, hvad det kunne være. Holdet brugte data om mønstre for daglig aktivitet for 2.415 levende pattedyrarter til at rekonstruere to potentielle slægtstræer — et spænder over 166 millioner år med pattedyrs evolutionære historie og de andre 218 millioner år3., Træet med den kortere tidslinje foreslog, at pattedyr begyndte at indtage en dagtimerne niche efter regeringstid af ikke-flyvende dinosaurer blev afsluttet med Kridt/Palaeogene udryddelse, der udløses, når en asteroide ramte Yucatán penninsula i det nuværende Mexico, omkring 66 millioner år siden. Denne undersøgelse var den første til at pin-pattedyr aktivitet mønstre til en eksplicit tidslinje, siger Maor, og understøtter hypotesen om, at tidlige pattedyr blev drevet til natlig livsstil af dinosaurer’ dominans af dagslys timer.,
Kridt / Palæogen udryddelse “var det bedste, der skete for pattedyr”, siger Kirk. “Uden denne 10-kilometer bred bid af rock smadrer ind i Yucatán, der ved, hvad pattedyr ville se ud i dag — sandsynligvis stadig bare en flok lille spidsmus-lignende ting, forsøger ikke at blive til middag.”
grå zoneone
ikke alle beviser understøtter denne version af den natlige flaskehals hypotese, imidlertid. Nogle undersøgelser antyder for eksempel, at der måske har været mere overlapning mellem vågne timer hos pattedyr og dinosaurer, end hypotesen antyder.,for eksempel er der tegn på, at tidlige pattedyr havde varianter af gener, der koder for lysfølsomme proteiner kaldet opsins, som er indstillet til farvesyn. I 2012 blev dette bevis brugt til at antyde, at pattedyrs aktivitet måske ikke var begrænset til timerne darkness4. Kombinationen af opsiner i sådanne pattedyr lignede det i moderne slanger, der er aktive i svagt lys. Pattedyr kunne derfor have jaget af tusmørke snarere end at blive helt natlige.
nogle dinosaurer var sandsynligvis også ude og omkring efter solen gik ned, siger Schmit.., Sammen med Ryosuke Motani, en palaeobiologist ved University of California, Davis, han studerede fossiler af 33 archosaurs, en gruppe, der omfatter dinosaurer og flyvende krybdyr, kendt som pterosaurer. Parret fokuserede deres analyse på dyrenes øjenstik (baner) og sklerale ringe5, som er knogler, der omgiver mange hvirveldyrs øjne.
de startede med at sammenligne størrelsen af sklerale ringe med deres tilsvarende baner i mere end 150 moderne dyr og korrelere de resulterende forhold med dyrenes aktivitetsmønstre., De brugte derefter disse oplysninger til at udlede dinosaurernes aktivitet ud fra størrelsen på deres øjne, hvilket fik dem til at antyde, at visse dinosaurer faktisk strejfede om mørket. “De fleste dinosaurer var aktive i løbet af dagen, og de fleste pattedyr var aktive i løbet af natten,” siger Schmit.. “Men det er sandsynligvis ikke klart.”En sådan overlapning kunne bidrage til at forklare fremkomsten af et næsten 1 meter langt dinosaur-ædende pattedyr for omkring 130 millioner år siden.
Der er også tegn på, at det i stedet for pattedyr, der trækker sig tilbage om natten, kunne have været deres forfædre, der gjorde det, siger Schmit.., I 2014, han og Kenneth Angielczyk, en palaeobiologist på Field Museum of Natural History i Chicago, Illinois, usa, har analyseret baner og sclera ringe af 24 arter af ikke-pattedyr synapsids — pattedyr-lignende krybdyr, der gik forud for ægte pattedyr. Ved at ekstrapolere eye form fra fossiler’ dimensioner, parret fundet beviser for nocturnality, der forekommer mere end 300 millioner år siden — mere end 100 millioner år før fremkomsten af mammals6. “De er måske gået ind i natfasen endnu tidligere, end vi troede,” siger Schmit..,
Men Kirk og flere andre forskere, herunder Margaret Hall, evolutionsbiolog og anatom på Midwestern University i Glendale, Arizona, har sået tvivl om, hvorvidt størrelser af baner og sclera ringe i moderne dyr give nok oplysninger til at rekonstruere den adfærd af forstenede dyr. Hall og Kirk antyder, at forudsigelse af, hvordan dyr ser, kræver viden om størrelsen på hornhinden og diameteren på øjeæblet, målinger, der er usikre for langdøde dyr., “Den historie, vi alle fortæller os selv og hinanden — at dinosaurer på en eller anden måde tvang pattedyr til en natlig niche — kunne være sandt,” siger Hall. “Det er den mest sandsynlige bare-så historie, vi kan komme med. Men der er ingen måde at vide.”
vend tilbage til mørket
Nogle forskere mener, at den natlige flaskehals kan være roden til nogle af de problemer, der påvirker menneskelige øjne. For eksempel, mens de tilpasser sig natlige levende, synes pattedyr at have mistet mekanismen, hvormed moderne firben og fugle klemmer deres linser for at fokusere., Dette gør folk mere sårbare over for presbyopi eller langsynethed, når de bliver ældre. Tilsvarende har aldersrelateret makuladegeneration, hvor en lille region af nethinden nedbrydes, hvilket resulterer i tab af central vision, en så alvorlig virkning på grund af, hvordan mennesker og andre primater erhvervede syn med høj skarphed: ved at proppe kegleceller i fovea. Denne struktur opstod sandsynligvis som en tilpasning til udviklingen af et netværk af blodkar over bunden af nethinden efter den natlige flaskehals., For at undgå, at dette netværk forstyrrer syn med høj skarphed, blev kegleceller tvunget til at besætte et lille-og derfor sårbart — område, siger Kirk. “Når du spørger, hvorfor vi er nødt til at bekymre os om disse sygdomsprocesser i første omgang, går meget af det tilbage til mistet funktionalitet i flaskehalsen og alt, hvad der skete for at kompensere for det,” siger han.
Moderne pattedyr, såsom den Europæiske bæver (Castor fiber) er ofte aktive om natten i byområder.,Kredit: Geslin Laurent
denne kompensationsproces giver et glimt af, hvordan dyr kan tilpasse sig livet i miljøer, der bliver lysere og tættere befolket af mennesker. I en meta-analyse i 2018 undersøgte forskere i USA 76 undersøgelser af aktiviteten af 62 pattedyrarter på 6 kontinenter7. Pattedyr, der levede i områder med et højt niveau af menneskelig forstyrrelse (eller i roligere områder i tider med øget menneskelig aktivitet, såsom jagtsæson) var 36% mere natlige end dem, der levede relativt uforstyrret.,Kaitlyn Gaynor, en dyrelivsøkolog ved University of California, Berkeley, der arbejdede med metaanalysen, siger, at det er vanskeligt for forskere at forudsige enhver økologisk konsekvens af, at dyr skifter nicher. I Santa Cruz-Bjergene i Californien, coyotes, der bor i nærheden af populære vandreture områder er blevet mere aktive, og til gengæld deres kost er nu mere tilbøjelige til også at omfatte dyr, der er aktive om natten. Det vil få konsekvenser for deres nye bytte såvel som de rovdyr om natten, inklusive ræve, som de nu konkurrerer med., Og det er uklart, hvor succesrige andre daglige pattedyr vil være ved at kommunikere, fodre og undgå predation efter at have skiftet til natlighed.da niveauet af menneskelig aktivitet fortsætter med at stige, kan folk tvinge en yderligere natlig flaskehals. “Pattedyr har nydt sollyset siden dinosaurerne uddøde, men nu kører vi dem tilbage om natten,” siger Gaynor. “Vi er en allestedsnærværende, skræmmende kraft på planeten-ligesom dinosaurerne var.”