Une nouvelle base de données d'images pourrait aider à expliquer l'évolution de l'œil humain

L'œil humain est une machine étonnante. Il peut distinguer une dizaine de millions de couleurs grâce aux remarquables cellules à bâtonnets et cônes sensibles à la lumière qui peuplent le fond de l'œil.

Ces cellules divisent soigneusement le processus de la vision. Les bâtonnets, environ 90 millions d'entre eux, ont une sensibilité maximale à la lumière rougeâtre et fonctionnent mieux dans des conditions de faible luminosité, assurant notre vision nocturne.

Les cônes, en revanche, environ 5 millions d'entre eux, se déclinent en trois types. Ceux-ci sont sensibles aux longueurs d'onde longues (c'est-à-dire au rouge), aux longueurs d'onde moyennes (vert) et aux longueurs d'onde courtes (bleu) produisant une vision des couleurs. Ils sont désignés respectivement par cônes L, M et S.

Mais voici le casse-tête : les cônes S sont rares et représentent moins de 10 % du total. Les cônes L et M sont beaucoup plus courants mais leur rapport peut varier considérablement. Les personnes ayant une vision des couleurs par ailleurs normale peuvent avoir des rapports L:M compris entre 1:4 et 15:1.

(D'autres primates ont des ratios différents bien que le ratio chez les singes du nouveau monde soit similaire au nôtre.)

La question qui laisse les biologistes se gratter la tête est pourquoi.

Une idée est que cette répartition des types de cellules coniques est le résultat d'une adaptation à l'environnement dans lequel l'œil humain a évolué.

Donc, si nous pouvons déterminer à quoi ressemblait cet environnement, nous pourrions avoir une idée des forces qui ont façonné notre système visuel.

Aujourd'hui, Gasper Tkacik de l'Université de Pennsylvanie à Philadelphie et plusieurs amis révèlent une approche intéressante pour résoudre ce problème. Leur idée est de trouver un endroit comme celui dans lequel l'homme a évolué et d'y mesurer les conditions d'éclairage qui s'y trouvent.

Et en comparant un échantillon suffisamment grand avec des mesures d'ailleurs, il devrait être possible de comprendre comment et pourquoi l'œil humain a évolué avec ses curieux ratios de types de cellules coniques.

Alors où chercher. Le consensus est que les humains ont divergé des autres hominidés il y a environ 3 millions d'années en Afrique. Un endroit considéré comme représentatif des conditions qui existaient alors est le delta de l'Okavango au Botswana, où la rivière Okavanga se jette dans un marécage au bord du désert du Kalahari formant le plus grand delta fluvial intérieur du monde. (La plupart de l'eau s'évapore.)

Si les humains ont évolué dans des conditions comme celle-ci, il est alors possible que les conditions d'éclairage là-bas puissent nous donner un indice sur des mystères comme le rapport entre les cônes et les cellules.

Alors Tkacik et ses amis se sont rendus au Botswana et ont pris 5000 images de six mégapixels de la région à l'aide d'un reflex numérique Nikon D70. ils les ont ensuite soigneusement calibrés pour capturer avec précision les statistiques de la lumière atteignant les capteurs de la caméra et les ont tous mis sur le Web.

Aujourd'hui, ils décrivent les différentes manières dont ils ont construit cette base de données et annoncent qu'elle est accessible au public sous licence Creative Commons pour la recherche en vision par ordinateur, la psychophysique de la perception et les neurosciences visuelles. L'image ci-dessus est un exemple.

L'idée est que la comparaison des statistiques associées à ces images avec celles d'autres régions donnera un aperçu de l'évolution du système visuel.

Il y a une autre possibilité bien sûr. Que les caractéristiques particulières de l'œil humain sont le résultat d'un incident beaucoup plus dramatique, comme l'éruption du supervolcan Toba il y a 70 000 ans, qui a peut-être réduit la population humaine mondiale à moins de 15 000 ans. On pense que d'autres goulots d'étranglement à d'autres moments ont réduit le nombre d'humains à moins de 2000.

Peut-être que le système visuel humain est optimisé pour survivre pendant l'une de ces catastrophes. Trouver ces conditions d'éclairage sur Terre aujourd'hui pourrait être beaucoup plus difficile.

Quelle qu'en soit la cause, les images du Botswana sont une première étape intéressante pour redécouvrir les conditions dans lesquelles nous avons évolué et comprendre pourquoi nous sommes ce que nous sommes.

Réf : arxiv.org/abs/1102.0817 : Images naturelles du lieu de naissance de l'œil humain

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