¿Beneficios o razones por las que una especie tendría un solo ojo?

Como regla, la evolución favorece la simplicidad sobre la complejidad cuando la complejidad adicional no agrega nada útil. Las criaturas que viven durante muchas generaciones en ambientes sin luz (como las salamandras de las cuevas y los peces) a menudo pierden los ojos por completo; una estructura menos para gastar energía creciendo o sosteniéndose, una apertura menos para que los parásitos invadan.

La parte difícil es descubrir un caso en el que la visión sigue siendo útil, pero dos ojos no lo son. Las ventajas de tener dos ojos sobre uno son:

1. Percepción de profundidad (si los ojos están colocados muy juntos, típico de los depredadores)

2. Visión periférica (si los ojos están muy separados, típico de las presas)

3. Redundancia en caso de pérdida de un ojo

Entonces, si puede pensar en una criatura que no necesitaría la percepción de profundidad o la visión periférica, y el peligro de los parásitos que invaden los ojos es más significativo que el peligro de que le saquen un ojo y pierda la visión por completo, pero la visión transmite suficientes beneficios. que tener un ojo es mejor que no tener ojos, entonces tal criatura se beneficiará de tener un solo ojo.

Una posible circunstancia en la que puedo pensar es si la luz es demasiado tenue o el entorno está demasiado nublado para ver algo claramente de todos modos, pero la detección de cambios en la luz o la oscuridad sigue siendo útil (reconociendo los ciclos día/noche o la sombra de un depredador que se aproxima). Tal criatura probablemente tendría un ojo simple o una mancha ocular similar a la de los animales simples como los gusanos, en lugar del complejo, similar al humano, con el que generalmente se representan los cíclopes.

Otra posibilidad interesante es si la criatura originalmente tenía dos ojos, pero comenzó a usar esos ojos para funciones separadas hasta el punto en que un ojo se convirtió en algo completamente diferente. Los camaleones, por ejemplo, suelen utilizar un ojo para observar a dónde van y otro para vigilar a sus presas. ¿Qué pasaría si esta distinción se desarrollara aún más hasta el punto en que un ojo se moviera hacia la parte inferior de la cabeza y el otro se moviera hacia la parte superior, y aún más hasta que los dos ojos apenas se parecieran? Entonces, si su descendiente perdiera el uso de uno de sus ojos especializados, podría perder ese ojo y terminar solo con el otro. Probablemente tendría muchas dificultades para competir con sus homólogos binoculares, pero si viviera en una isla sin competencia, podría sobrevivir.

Ciertamente, tener dos ojos tiene beneficios, como los enumera Chris G en su respuesta: visión estereoscópica, redundancia, amplio campo de visión. No obstante, no es necesario que haya ningún beneficio de un ojo sobre múltiples ojos para que una criatura evolucione solo un ojo.

La evolución ocurre cuando las variaciones naturales entre una población tienen un efecto diferencial en el éxito reproductivo de los animales o las personas. Pero la selección natural solo puede "trabajar" con lo que le presenta la variación natural. Y lo que arroja la variación natural (principalmente mutación) es una cuestión de azar.

Aquí en la tierra parece que el ancestro común de insectos, peces, mamíferos, pájaros, etc. resultó ser bilateralmente simétrico y, por lo tanto, todas estas criaturas ahora tienen dos ojos. Algo acerca de ese ancestro común hizo que sus genes tuvieran éxito, pero ese algo no tenía necesariamente nada que ver con que tuviera dos "manchas oculares" (los parches fotorreceptores que luego se convirtieron en ojos), y ni siquiera era necesariamente algo para ver con su simetría bilateral. Incluso podría haber sido una cualidad que era evolutivamente favorable en ese momento , pero que desde entonces se ha convertido en "equipaje evolutivo" o ha desaparecido por completo.

Pero uno puede fácilmente imaginar que la evolución fue diferente en otro planeta, o en una línea de tiempo alternativa a esta. Una criatura nació allí con una cualidad (no importa qué) que causa un éxito evolutivo extraordinario, pero da la casualidad de que esta criatura tiene una forma de cuerpo que solo tiene una ubicación donde la aparición casual de un parche de células sensibles a la luz puede proporcionar con ventaja inmediata. Cuando las poblaciones son pequeñas, el azar juega un papel más importante. Los genes de esta criatura se propagan rápidamente y "acaparan el mercado" en la mayoría de los nichos evolutivos. Las criaturas de dos ojos nunca empiezan.

Una posibilidad menos dramática es la coexistencia de criaturas con un solo ojo y criaturas con dos ojos, pero evolucionando a lo largo de una rama separada donde alguna otra ventaja (que siempre significa una ventaja local e inmediata) era tan grande que la desventaja de un solo ojo no importaba. La evolución solo tiene que ser "suficientemente buena". Sabemos que la visión estereoscópica no lo conquista todo. Algunas criaturas en la tierra han desarrollado una mala visión cuando sus ancestros tenían una mejor visión, algunas no tienen ojos en absoluto. También sabemos que la redundancia no es el todo y el final. Estaríamos más seguros con dos corazones, pero solo tenemos uno.

En túneles muy angostos, cuando las especies se desarrollan más como gusanos, luego como vertebrados y la luz se introduce tarde en el desarrollo.

Cuando tienes una especie que crea túneles que mantiene. Y si esta especie y todas las demás en su biosfera no se acercan a la luz, nunca, no desarrollarán ojos (al principio) porque ser fotosensibles no tiene ninguna ventaja.

Ahora, por casualidad, algunas especies bioluminiscentes comienzan a colonizar estos túneles. La situación cambia y cualquier forma de visión será favorable frente a ninguna visión. Entonces, algunas especies (incluidos nuestros gusanos) desarrollan células fotosensibles en su piel. Si se agrupan en el lado frontal y comienzan a construir algún tipo de globo ocular, eso sería favorable para dos ojos.

1. Es mejor que no tener ojo porque ver lo que está frente a ti es útil en los túneles que no se derrumban.
2. Tener dos ojos no es una ventaja porque de todos modos no se percibe la profundidad, los túneles son estrechos y ventosos. Y dos ojos significan dos lugares de infección. Además, los gusanos (a diferencia de muchas otras especies) son "redondos", no "simétricos". El valor de la izquierda frente a la derecha o arriba frente a abajo es sero (hasta que desarrollen un ojo, entonces la mitad de la boca y la mitad del ojo del lado frontal comenzarán a ser distinguibles, tal vez).

Además, como especies no simétricas, sus genes no favorecen las cosas pares sobre las impares (al igual que muchas especies que tienen ojos en la tierra).

Todavía tienes muchos problemas para esta biosfera (¿de dónde viene la energía, por ejemplo, si no hay luz significa que no hay sol? No hay sol es malo. ¿Pero tal vez en la superficie de enfriamiento de un plamebo caliente?), pero sería posible.

No hay ninguna razón en absoluto, y supongo que la única razón por la que generalmente tenemos 2 ojos es para una visión de campo amplio (en el caso de las presas) o para la visión que determina la distancia (en el caso de los depredadores).

Sin embargo, en un mundo imaginario, no hay razón para que aparezca otra forma de determinar su ubicación en lugar de un sensor de luz pasivo. Tome delfines o murciélagos y sus sentidos de eco-localización. Podría ser posible que se desarrollara una especie en (quizás condiciones sombrías) donde un sentido emisor de luz sería más útil que un sentido pasivo de detección de luz: una especie que dispararía una luz y detectaría los resultados usando un solo ojo, tal vez el la emisión de luz es más dirigida (para evitar la detección por parte de los depredadores) y, por lo tanto, múltiples sensores de detección no serían útiles.

¡Así que puedes tener tiburones con láseres en la cabeza!

voy a decir que no

A menos que tenga un ojo ENORME, será muy poco práctico para usted ver 90 grados o más sin dejar su ojo muy expuesto a daños.

Con un solo ojo, no hay sistemas redundantes ni copias de seguridad si se daña.

Los ojos han evolucionado para ayudar con funciones específicas. Dos ojos al frente ayudan con la percepción de profundidad y con la caza/apuntando a la presa. Los ojos laterales permiten una mayor visión del entorno. Menos percepción de profundidad y más detección de movimiento y tratar de evitar la muerte. Un ojo tiene la desventaja significativa de no tener un beneficio real.

Hay muy pocos animales que tienen un solo ojo, y los que he encontrado son casi microscópicos, y no creo que esto se convierta en algo más grande, incluso en un planeta alienígena.

Para que una especie evolucione y tenga un solo ojo, tendría un sistema que funciona como vista para ellos, lo que haría que el ojo único fuera suficiente visión complementaria, o un solo ojo tendría que presentar una ventaja sobre los ojos dobles. No puedo encontrar ninguna teoría en la que un solo ojo sea más beneficioso, por lo que deja la idea de los sistemas redundantes.

Una opción es que la criatura tenga un "ojo" que es solo un fotorreceptor para determinar la hora del día con fines de defensa. Pueden navegar utilizando otros sentidos, como la ecolocalización, la presión del agua, los temblores de tierra o el olfato (como los murciélagos, algunos peces y los topos).

También soy un poco nuevo en esto de la verificación de la realidad, por lo que si desea fuentes o cualquier cosa, puedo proporcionarle algunas, pero todo esto se basa en algunos conocimientos de mis clases de biología y algunas búsquedas rápidas de ejemplos en Google.

Puede tener percepción de profundidad con una sola lente si tiene las celdas de detección dispuestas en pasos de sublongitud de onda, dando una cámara de campo de luz . Aunque obviamente son más complicadas que el ojo común, las estructuras a tal escala no son biológicamente imposibles (por ejemplo, escamas iridiscentes en las alas de una mariposa). Hay una ventaja de que tales sistemas ópticos son 'buenos para obtener imágenes de objetos que se mueven rápidamente donde el enfoque automático puede no funcionar bien', por lo que si su Cyclops caza algo que se mueve más rápido de lo que los ojos convencionales pueden enfocar, entonces esos ojos podrían evolucionar, y habiendo evolucionado teniendo dos de ellos es innecesario.

En un entorno acuático, si la visión solo se requiere para la orientación, "¿qué camino es hacia arriba?" o cuándo subir/migrar desde la superficie con fines de depredación. Supongo que estos factores también pueden aplicarse a algo que vive justo debajo de la superficie del suelo, si las longitudes de onda particulares pueden penetrar de alguna manera a través del medio.

ETA: estas son razones evolutivas por las que un solo ojo podría desarrollarse en primer lugar, lo que tiene que ser el punto de partida para cualquier consideración de por qué solo hay un ojo. Para llevar esto más lejos, podría desarrollarse una complejidad adicional para introducir equivalentes de bastón/cono en anillos concéntricos en la parte posterior del ojo que, con una lente de foco fijo, proporcionaría la medición de distancias y la identificación de direcciones. Esto aborda por qué no sería necesario el sistema de ojo binario. Y si la lente tiene facetas, como en el ojo de una mosca, podría volverse aún más eficiente.

ETA2: ¿Y algunas razones por las que podría llegar a ser más eficiente que dos ojos? Bueno, si la lente sobresale de la superficie del cuerpo (y es lo suficientemente robusta, necesitaría: (a) tegumento resistente, (b) párpados resistentes, (c) capacidad de retracción/extensión) podría proporcionar un mayor rango de cobertura de hasta 180 grados completos con una lente de ojo de pez. Sin párpados o retracción/extensión, entonces no habría necesidad de desarrollar músculos para siquiera mover el ojo, y todo el procesamiento sería realizado por el cerebro.

La verdadera pregunta es: "¿Qué es un ojo?" ¿Estamos hablando de un ojo humano? Una mosca tiene "ojos" muy diferentes a los de la mayoría de los otros animales.

Los ojos compuestos están formados por miles de receptores visuales individuales, llamados omatidios. Cada omatidio es un ojo funcional en sí mismo, y miles de ellos juntos crean un amplio campo de visión para la mosca ( http://animals.mom.me/flies-see-out-compound-eye-5361.html )

Pueden ver cosas diferentes:

Las moscas domésticas tienen la capacidad de ver la luz polarizada, pero los humanos no pueden diferenciar entre luz polarizada y no polarizada. La luz polarizada es luz en la que las ondas viajan solo en un plano.

Una mosca necesita esta visión de 360° para sobrevivir porque, bueno, es solo una mosca... Y el ojo de la mosca tiene muchas desventajas, pero lo usé como ejemplo, tu criatura puede tener un tipo diferente de ojo.

Necesitamos dos ojos para la percepción de profundidad porque son bastante simples. ¿Y si hubiera dos o cuatro pupilas en el mismo ojo?

El Trilobite ahora extinto es interesante:

Los ojos de trilobites eran típicamente compuestos, y cada lente era un prisma alargado. El número de lentes en tal ojo variaba: algunos trilobites tenían solo uno, mientras que otros tenían miles de lentes en un solo ojo.

Si consideramos que un "ojo" es una estructura biológica única que tiene el propósito de codificar una imagen del mundo para que su propietario pueda percibir y actuar dentro de ese mundo en función de la imagen, entonces esto puede cubrir una amplia gama de órganos sensoriales. .

Puede haber buenas razones por las que un organismo, incluso uno que depende en gran medida de la visión, podría evolucionar para tener un solo "ojo" en lugar de dos o más, siempre que el organismo tenga el tipo correcto de ojo .

Si consideramos el ojo humano, tiene una sola lente que enfoca la luz en un área de células fotosensibles, dando una percepción bidimensional.

Si consideramos el ojo compuesto de un insecto, está formado por muchos omatidios , cada uno de los cuales representa uno o siete píxeles en el campo de visión del insecto.

Ahora considere algo entre estos dos tipos de ojos. Si tenemos un ojo compuesto formado por muchas subunidades que se parecen más a un ojo humano: cada subunidad tiene una lente que enfoca la luz en un área que contiene muchas células fotosensibles, entonces cada subunidad formaría su propia imagen con bastante detalle. Al combinar las imágenes obtenidas de todas las subunidades adyacentes, cada una de las cuales estaría apuntando en una dirección ligeramente diferente y también ligeramente desplazada de sus vecinas, obtenemos una matriz óptica similar a la que se encuentra en una cámara de campo de luz .

Esto significa que, a diferencia de los ojos humanos y de insectos, la percepción de profundidad no requiere dos o más estructuras, sino solo una. Al colocar una matriz de subunidades oculares en una parte del cuerpo del organismo, formando potencialmente una estructura esférica, el organismo podría obtener una vista 3D de 360° de su entorno que está enfocada en cualquier rango. El organismo podría albergar estructuras de procesamiento dentro de la estructura del ojo y pasar una imagen procesada a su cerebro.

Si bien se compone de varias subunidades, cada una de las cuales podría ser un ojo, la estructura funciona como un todo. Esta forma de ojo tiene la ventaja de que el organismo tiene una visión igualmente buena en todas las direcciones a todas las distancias simultáneamente y obtiene un verdadero concepto 3D de su entorno. A diferencia de los ojos humanos, no hay demora para enfocar o rastrear. Esto sería una ventaja para una criatura que podría ser atacada desde cualquier dirección por enemigos terrestres y aéreos rápidos.

Sin embargo, esta forma de ojo de campo de luz probablemente sufriría el problema de que tiene una resolución más baja, sacrificando la percepción de los detalles finos por una amplia cobertura en cualquier rango, a menos que el organismo tenga una porción particularmente grande de su cerebro dedicada al procesamiento visual. .

Ahora, para abordar la pregunta original: ¿Sería más ventajoso tener solo uno de estos ojos de campo claro, o más ventajoso tener más de uno?

La respuesta sería que, en la mayoría de las circunstancias, sería ventajoso tener solo uno. Cada ojo de campo de luz requeriría una cantidad significativa de poder de procesamiento, y cada ojo de campo de luz esférico podría tener un campo de visión que, si se coloca en la parte superior del cuerpo del organismo, cubriría todo el entorno del organismo con la excepción de la estructura que soporta el ojo. Si hubiera dos, requerirían estructuras de procesamiento adicionales con sus costos metabólicos asociados, podrían obstruir el campo de visión de los demás y es poco probable que proporcionen mucha ventaja, ya que cada uno produce una imagen 3D que está enfocada. en cualquier rango.

En tales circunstancias, un organismo con un solo ojo de campo de luz de 360° que cubra todas las posibles vías de ataque tendría una ventaja metabólica sobre un organismo con más de uno, favoreciendo así la ciclopía. Existe el problema de que el ojo carecería de redundancia, sin embargo, si los depredadores del organismo son una amenaza suficiente para que ser capturado sea típicamente fatal, esto tendería a favorecer al sistema con el costo metabólico más bajo. Además, dado que el ojo de campo de luz se compone de muchas subunidades, algunas subunidades podrían perderse sin degradar mucho la agudeza del ojo en su conjunto, a menos que se hayan perdido varias subunidades adyacentes.

Un ojo de campo de luz evolucionado sería bastante similar a la cámara Lytro Immerge , aunque podría cubrir el área directamente sobre su cabeza de una manera que Immerge no parece hacer.

Siguiendo con la respuesta que indica que la evolución de dos ojos no es un hecho.

Mi sugerencia sería que la primera vez que un ojo evolucionó en este entorno resultó ser una estructura que proporcionaba una visión de 360 ​​grados. Por ejemplo, una criatura parecida a una medusa para la cual las células de la piel también son fotosensibles, por lo que la piel y el ojo son el mismo órgano.

La frecuencia percibida importaría. La luz visible es de aproximadamente 500 nm; si una especie evolucionara para poder ver radiación electromagnética de menor frecuencia y mayor longitud de onda, presumiblemente necesitaría una lente y una distancia focal más grandes y, por lo tanto, un ojo más grande. Si el ojo debe ser lo suficientemente grande, es posible que el beneficio de tener un segundo ojo no supere los gastos.

Esto quizás permitiría ver en el infrarrojo lejano, o tal vez incluso en el espectro de microondas o radio. Habría un gran costo biológico, pero también podría imaginarme los beneficios de eso.

Aparte de las especulaciones teóricas, al observar la evolución parece que una vez que una especie ha desarrollado dos ojos, es poco probable que vuelva a tener uno. Incluso en animales como la platija , el ojo inútil se mueve a un lugar útil en lugar de desaparecer.

Para las especies en las que la conciencia general de la luz es útil, pero los ojos no lo son, no hay necesidad de que un ojo (relativamente complejo) evolucione. La simple sensibilidad a la luz de la piel (o partes de ella) cumpliría el mismo propósito por un costo evolutivo mucho más reducido.

Este puede ser un escenario posible: la protección del ojo es más importante

a) la visión estereoscópica no es particularmente importante en su entorno por alguna razón, por ejemplo, si no tienen que cazar o pelear mucho y la mayor parte de su comida proviene de plantas que podrían identificarse y buscarse fácilmente. Tal vez tengan buenas defensas pasivas (como las púas de un erizo o simplemente una armadura muy resistente) que disuade a los depredadores.

O tal vez la evolución de su cerebro nunca pudo acostumbrarse a procesarlo.

b) el ojo podría percibir frecuencias EM que penetran objetos que nos serían opacos. (por ejemplo, tienen visión de rayos X) y su entorno tiene muchas ondas de estas frecuencias volando. Lo necesitarán porque...

c) la protección del ojo es tan importante que está enterrado profundamente dentro de su cráneo duro y grueso y solo tiene una abertura en el cráneo para ver a través. Tal vez sean vulnerables a las tormentas de arena o a las pequeñas plagas voladoras. (Aunque, como se ha señalado, la redundancia también es una buena protección, tal vez en su entorno no sea tan buena). Tratar de mirar a través de un agujero angosto no sería muy bueno para un ojo, pero obtienen su visión periférica (aunque no tan clara pero útil hasta cierto punto) de (b) arriba. Tienen una visión limitada a través de su cráneo.

Este orificio es el único punto de entrada al interior del cráneo que no atraviesa el hueso, por lo que tener solo uno (y por lo tanto un solo ojo) hace que todo el contenido del cráneo sea más fácil de proteger.

La clave aquí no es si 1 ojo beneficia a la criatura, sino si 2 ojos lo hacen.

La evolución tiende a favorecer la simplicidad y, por lo tanto, el uso más eficiente de los recursos dados. Ahora, si la especie en cuestión evolucionó con 2 ojos, no hay nada que puedas hacer. Pero si antes de que los ojos de su especie evolucionaran, entraron en un área donde la percepción de profundidad no importa, como una cueva, entonces otro ojo no sería más que otra parte que puede dañarse. Entonces, usando la lógica de la evolución, 1 ojo estaría igualmente emparejado con 2, si no favorecido.

En Sundiver , alerta de spoiler ,

La especie evolucionó con un solo ojo, pero tenía la capacidad de usar y emitir luz coherente. Es decir, proyecta hologramas y detecta la fase y la dirección de la luz entrante, que era un retorno de sus propios pulsos emitidos.

Es decir, el ser tiene algo más parecido a un lidar de alta definición que una cámara.

Tendrías que estar en un entorno en el que tener dos ojos es una desventaja en lugar de una ventaja, de modo que la evolución favorezca a las criaturas con un solo ojo.

Algunas ideas:

• Un mundo en el que la luz es tan brillante que las criaturas deben usar el punto ciego de su ojo y crear un efecto similar al de un eclipse para poder mirar algo.
• Un mundo lleno de cosas y criaturas que emiten haces de luz coherentes (como un láser). Atrapar más de uno a la vez podría ser demasiado engorroso o requerir demasiado procesamiento cognitivo para que valga la pena desde el punto de vista evolutivo.
• Por el contrario, un mundo en el que la luz es brillante y lo arrastra todo, de modo que la información solo se transmite en variaciones en la luz ambiental.
• Un mundo no euclidiano en el que la luz toma caminos tan enrevesados ​​que tener dos ojos/puntos de vista es más problemático que útil.
• Criaturas que viven en entornos luminosos unidimensionales, como parásitos intestinales de una criatura bioluminiscente o habitantes de redes de fibra óptica.

Existe ese viejo dicho; en el último de los ciegos, el tuerto es rey.

Si estás hablando de un planeta "similar a la Tierra", el escenario en el que una criatura con un solo ojo tendría una ventaja. Tendrían una ventaja sobre todas las criaturas sin ojos.

Sospecho que la principal razón evolutiva por la que nosotros (y casi todas las criaturas de este planeta) tenemos dos ojos es que la mayor parte de los seres vivos de nuestro planeta exhiben simetría bilateral. Es decir, nosotros, las mariposas, los cerdos, los peces, casi todo, esencialmente tenemos una criatura que se refleja en el medio.

En un planeta donde las criaturas no se crean con simetría bilateral, sería más probable ver una criatura con un solo ojo 1. evolucionando y 2. teniendo una ventaja (asumiendo que todo lo demás no tenía un ojo funcional, tal vez solo tenían algunas células sensibles a la luz).

Si un organismo es lo suficientemente simple, es posible que no pueda permitirse un segundo ojo. Cyclops bicuspidatus existe en la Tierra y es un ejemplo de esto.