For mer enn 100 millioner år, dinosaurer dominert av dagslys timer, med varme fra Solen og hjelper dem til å trives. Natten, og derfor, kanskje har gitt små, for det meste insekt-spiser pattedyr med den beste muligheten til å jakte uten å bli en dinosaur er neste måltid.
Tidlige pattedyr, som dukket opp i skyggen av dinosaurer, antas å ha levd i hovedsak nattlige liv., Pattedyr utviklet seg opptatt sanser av lukt og hørsel og, på bekostning av noen mulighet til å se på farger og ved høyere oppløsning, deres øyne utviklet tilpasninger som forbedret sitt syn i mørket: større elever som gir mer lys inn i øyet; et større antall stang celler, fotoreseptorer nødvendig for å se i svakt lys, og et reflekterende lag av vev kalt tapetum lucidum, noe som øker lys absorpsjon av netthinnen.,
Ved å studere øynene og gener av moderne dyr, så vel som å titte inn i de fossile posten har forskere begynt å sette sammen hvor lenge pattedyr ble begrenset til natt, og hvordan denne perioden formet den visuelle systemer av dagens pattedyr. Slikt arbeid er også tilbud innsikt i hvorfor menneskelige øyne noen ganger mislykkes., Selv om detaljene er fortsatt oppe til debatt, forstå utviklingen av nukleære visjon i løpet av en lengre periode med nocturnality kan også hjelpe forskere å forutsi hvordan moderne pattedyr kan tilpasse som øker lyset forurensning og menneskelig aktivitet presser noen døgnvariasjoner dyr for å vinne tilbake den natten.
«Hva har vi med pattedyr i dag er en utstråling av organismer som utviklet seg til den typiske funksjoner av deres sensoriske systemer i en natt-innstilling,» sier Christopher Kirk, biologiske sosialantropolog ved Universitetet i Texas i Austin., «Ett hundre millioner år av nocturnality — jeg har sagt det før og jeg sier det igjen — det fikk konsekvenser.»
Fødselen av en hypotese
I hans 1942 monografi, Virveldyr Øyet og dets Adaptive Stråling, Gordon Vegger, en biolog ved daværende Wayne University i Detroit, Michigan, foreslått at det hadde vært en lengre periode i natt lever i den tidlige utviklingen av pattedyr, for å forklare hvorfor pattedyr’ øynene har en tendens til å avvike fra de andre vertebrater. Ideen ble kjent som «natt flaskehals’ hypotese.,
Mange nukleære quirks kunne forklares med en historie av nocturnality. I tillegg til å ha store hornhinner og elever for å maksimere mengden av lys som kommer inn i øyet, pattedyr’ øyne har mindre avstand mellom linsen og netthinnen enn det gjør mange vertebrater’ øyne, noe som bidrar til linsen til prosjektet et klart bilde på netthinnen i svakt lys. Det er også færre typer photoreceptor celle for å oppdage farger (kjent som membran celler)., Og øynene på de fleste pattedyr — selv om særlig ikke de som er av mennesker eller visse andre primater — mangler en fovea, et område på netthinnen rik på membran celler som gir skarpe og detaljerte visjon til fisk, fugler og reptiler som hunt i løpet av dagen. «De fleste pattedyr øyne er ikke opp til snus som de er for fugler eller øgler, eller til og med reef fisk, sier Lars Schmitz, en evolusjonær biolog ved Claremont McKenna College i California.
I det siste tiåret, forskere har brukt nye verktøy og tilnærminger til å samle data for å bidra til å støtte opp under den nattlige flaskehals hypotese., I 2012, Kirk og hans kolleger analysert øyet til 266 arter av pattedyr fra 23 orders1. De fant at det var liten variasjon i form, uavhengig av om de artene som var aktive i løpet av dagen, kvelden eller begge deler. At de skilte pattedyr fra fugler og øgler, øyet former av som skiller mer mellom natt og døgnvariasjoner arter. Pattedyr’ øyne tendens til å likne de av nattaktive fugler, øgler, med unntak av mennesker og som er nært i slekt aper og apekatter., Kirk tyder på at dette er fordi noen pattedyr’ øyne er sannsynlig å har begynt å «re-utvikle seg’ funksjoner nyttig for daglige levende, etter at de har forlatt en natt livsstil.
Forskere er å utvikle en klarere ide om når denne perioden av nocturnality fant sted, og hvor lenge det varte. I 2017, en gruppe i Usa foreslo at forfedrene av pattedyr ble døgnvariasjoner., De brukes fossile bevis for å vise at rundt 385 millioner år siden (rett før vertebrater dukket opp fra vannet på land2), vertebrater’ øyne tredoblet i størrelse og flyttet fra sidene til toppen av hodet. Disse tilpasningene er aktivert tidlig vertebrater å se mye lenger og å jakte med øynene titte over vannet, som krokodiller gjøre. Dette ville ha vært mest fordelaktige i sterkt lys, sier Avkastning Maor, et pattedyr økolog ved Tel Aviv University i Israel og University College London — noe som tyder på at tidlig vertebrater var aktive i dag.,
Noe må endres for pattedyr til å vedta natt atferd. I slutten av 2017, en gruppe forskere inkludert Maor presentert bevis for hva som kan være. Teamet brukte data på mønstre av daglig aktivitet for 2,415 levende arter av pattedyr å rekonstruere to potensielle familie trær — en som strekker seg over 166 millioner år av nukleære evolusjonær historie og andre 218 millioner years3., Treet med kortere tidslinje foreslått at pattedyrene begynte å okkupere en dagtid nisje etter regimet til ikke-avian dinosaurer ble avsluttet med Kritt/Palaeogene utryddelse, utløses når en asteroide slo Yucatán penninsula i det som nå er Mexico, rundt 66 millioner år siden. At studien var den første til å feste mammalske aktivitet mønstre til en eksplisitt tidslinjen, sier Maor, og støtter hypotesen om at tidlige pattedyr, ble drevet til natt livsstil av dinosaurer’ dominans av dagslys timer.,
Kritt/Palaeogene utryddelse «var det beste som skjedde for pattedyr», Kirk sier. «Uten denne 10-kilometer bred del av rock knusende i Yucatán, hvem vet hva pattedyr vil se ut i dag — trolig fortsatt bare en haug med liten spissmus-lignende ting prøver ikke å bli middag.»
Grå sone
Ikke alle bevis som støtter denne versjonen av den nattlige flaskehals hypotese, men. Noen undersøkelser, for eksempel, har antydet at det kan ha vært mer overlapp mellom våkne timer av pattedyr og dinosaurer enn hypotesen tilsier.,
For eksempel, det er dokumentert at tidlige pattedyr hadde varianter av gener som koder for lys-sensitive proteiner som kalles opsins, som er innstilt for fargesyn. I 2012, dette beviset ble brukt til å foreslå at pattedyr’ aktivitet kanskje ikke har vært begrenset til timer darkness4. Kombinasjonen av opsins i slike pattedyr lignet som i moderne slanger som er aktive i svakt lys. Pattedyr kan derfor har jaktet på av twilight heller enn å bli fullt i natt.
Noen dinosaurer var trolig også ut, og etter at solen gikk ned, sier Schmitz., Sammen med Ryosuke Motani, en palaeobiologist ved University of California, Davis, han studerte fossiler av 33 archosaurs, en gruppe som omfatter dinosaurer og flyr reptiler kjent som pterosaurer. Paret fokusert sin analyse på dyrenes øyne sockets (baner) og skleral rings5, som er bein som omgir øynene til mange vertebrater.
De startet ved å sammenligne størrelser av skleral ringer med deres tilsvarende baner i mer enn 150 moderne dyr, og sammenholde den resulterende forholdstall med dyr’ mønstre av aktivitet., De kan deretter brukes denne informasjonen til å overvåke aktiviteten til dinosaurene fra størrelsen av deres øyne, som fører dem til å foreslå at visse dinosaurer faktisk prowled mørket. «De fleste dinosaurene var aktiv i løpet av dagen og de fleste pattedyr var aktive i løpet av natten,» Schmitz sier. «Men det er nok ikke entydige.»Slik en overlapping kan bidra til å forklare fremveksten av en nesten 1 meter lange, dinosaur-spiser pattedyr rundt 130 millioner år siden.
Det er også bevis for at, snarere enn pattedyr trekker seg tilbake i natt, det kan ha vært deres forfedre som gjorde det, Schmitz sier., I 2014, han og Kenneth Angielczyk, en palaeobiologist ved Field Museum of Natural History i Chicago, Illinois, analysert baner og skleral ringer av 24 arter av ikke-pattedyr synapsids — pattedyr-som reptiler som gikk forut sant pattedyr. Ved å ekstrapolere øye form fra fossiler’ dimensjoner, paret funnet bevis for nocturnality skjer mer enn 300 millioner år siden — mer enn 100 millioner år før fremveksten av mammals6. «De kan ha angitt natt fasen enda tidligere enn vi trodde,» Schmitz sier.,
Men Kirk og flere andre forskere, blant annet Margaret Hall, en evolusjonær biolog og anatomi på Midwestern Universitetet i Glendale, Arizona, har stilt spørsmål ved om størrelser av banene og skleral ringer i moderne dyrene gi nok informasjon til å rekonstruere den oppførsel av fossile skapninger. Hall og Kirk tyder på at det å forutsi hvordan dyrene ser krever kunnskap om størrelsen på hornhinnen og diameter av øyeeplet, målinger som er usikre for lang-utdødd dyr., «Den historien vi forteller oss selv og hverandre — det er noe dinosaurer tvunget pattedyr i en natt nisje — kan være sant,» Hall sier. «Det er den mest sannsynlig akkurat slik historie vi kan komme opp med. Men det er ingen måte å vite.»
gå Tilbake til mørket
Noen forskere mener at den nattlige flaskehals kan være roten til noen av de problemer som påvirker menneskers øyne. For eksempel, mens tilpasning til natt levende, sjøpattedyr synes å ha mistet den mekanismen som moderne øgler og fugler presse sine objektiver for å fokusere., Dette gjør mennesker mer sårbare for presbyopi, eller langsynthet, som de gamle. På samme måte, age-related macular degenerasjon, som i et lite område på netthinnen brytes, noe som resulterer i tap av sentral visjon, har en så alvorlig effekt på grunn av hvordan mennesker og andre primater kjøpt høy skarphet visjon: ved stapper membran cellene i fovea. Denne strukturen oppsto trolig som en tilpasning til utviklingen av et nettverk av blodkar over bunnen av netthinnen etter den nattlige flaskehals., For å unngå dette nettverket i konflikt med høy skarphet visjon, membran celler ble tvunget til å okkupere en liten — og derfor sårbare området, sier Kirk. «Når du spør hvorfor vi trenger å bekymre deg om disse sykdomsprosesser i første omgang, mye av det går tilbake til tapt funksjonalitet i flaskehalsen og alt som skjedde, for å kompensere for dette,» sier han.
Moderne pattedyr som for eksempel den Europeiske bever (Castor fiber) er ofte aktive om natten i urbane områder.,Kreditt: Geslin Laurent
At prosessen med kompensasjon tilbyr et glimt av hvordan dyr kan tilpasse seg livet i miljøer som er i ferd med å bli lysere og mer tett befolket av mennesker. I en 2018 meta-analyse, forskere i Usa undersøkt 76 studier av aktivitet 62 arter av pattedyr på 6 continents7. Pattedyr som levde i områder med høyt nivå av menneskelig forstyrrelse (eller i roligere områder i perioder med økt menneskelig aktivitet, slik som jakt sesongen) var 36% mer natt enn de som levde relativt uforstyrret.,
Kaitlyn Gaynor, et dyreliv økolog ved University of California, Berkeley, som jobbet på meta-analyse, sier at det er vanskelig for forskere å forutsi hver økologisk konsekvens av dyr bytte nisjer. I Santa Cruz Fjellene i California, prærieulver som bor i nærheten av populære turområder har blitt mer natt, og i sin tur, deres kosthold er nå mer sannsynlig å inkludere dyr som er aktive om natten. Det vil ha konsekvenser for deres nye byttedyr, så vel som natt-tid rovdyr, inkludert rever, som de er nå med i konkurransen., Og det er uklart hvor vellykket andre døgnvariasjoner pattedyr vil være på å kommunisere, fôring og unngå predasjon etter å ha byttet til nocturnality.
Så nivåer av menneskelig aktivitet fortsetter å øke, folk kan tvinge en ytterligere natt flaskehals. «Pattedyr har vært nyter sollys siden dinosaurene gikk utdødd, men nå er vi kjøre dem tilbake til den natten,» Gaynor sier. «Vi er et allestedsnærværende, skremmende kraft på planeten — mye som dinosaurene var.”