蝙蝠到底瞎不瞎,色覺基因研究揭示了真相

蝙蝠到底瞎不瞎,色覺基因研究揭示了真相

布魯諾·西莫斯等對多種蝙蝠的色覺基因的進化進行了研究。

蝙蝠在洞穴中棲息的夜行習性是否會在增強它們的回聲定位能力的同時,導致其視覺的喪失?據《分子生物學與進化》(

Molecular Biology and Evolution

)雜誌的網路版報道,布魯諾·西莫斯(Bruno Simoes)和艾瑪·特林(Emma Teeling)等研究人員透過分析多種蝙蝠物種的色覺基因進化過程,對這個問題進行了研究。他們認為,流行語句“像蝙蝠一樣瞎”是不準確的。部分身懷最先進的回聲定位技能的蝙蝠似乎用紫外線視覺換取了超常聽覺,而所有不具備回聲定位技能、但生活在洞穴裡的蝙蝠卻也失去了紫外線視覺。這表明並不是所有的蝙蝠都是“瞎子”,而是以其他感官取代了視覺。論文通訊作者特林說:“蝙蝠的感官能力一直是令很多進化生物學家著迷的研究方向。現在,利用系統遺傳學和分子生物學的方法,我們能夠更深入地研究蝙蝠為獲取方便在夜間活動的回聲定位技能的進化所付出的代價。”

蝙蝠不僅是唯一能真正飛行的哺乳動物,也是唯一依靠回聲定位在黑暗中尋找獵物的動物。長期以來,學界一直存在爭論,部分科學家認為蝙蝠以喪失視覺的代價獲得了獨特的“夜視”能力。為此,西莫斯等對蝙蝠進行了DNA測序,並對蝙蝠的關鍵視覺基因——SWS1(短波長敏感型,分辨藍色/紫外光)和MWS/LWS(中波長敏感型,分辨綠色、黃色和紅色)視蛋白基因,進行了分析。研究人員發現,在被調查的111個物種中,蝙蝠SWS1基因功能的喪失比之前的看法更普遍。他們在蝙蝠基因組中發現了影響SWS1基因功能的各種突變,其中兩種物種中甚至發現了一種完全無功能的基因。然而,對藍色敏感的SWS1視球蛋白基因的選擇在蝙蝠物種之間卻存在顯著差異。

特林說:“我們的研究對先前的假設形成了支撐,即SWS1基因的假基因化(或丟失)可能與獲得高階回聲定位功能和洞穴棲息習慣有關。”當SWS1基因存在併發揮作用時,特林等證實它可以使蝙蝠在紫外光下看到東西。特林認為,新獲取的資料清楚表明,SWS1基因功能的喪失並不總是與高階回聲定位的獲得相關聯。對於其他視覺基因,就研究人員檢測的45個物種而言,MWS/LWS基因在各個譜系中高度延續,並且在強大的進化壓力下維持了自身的功能。

特林表示,蝙蝠並不“瞎”,大多數種類的蝙蝠都能在紫外線等條件下“看見”東西。這表明,視覺仍然是蝙蝠(包括可回聲定位的夜行蝙蝠)的一種重要感知手段。然而,大多數蝙蝠獲得回聲定位技能的事實確實與喪失紫外線視覺同時發生。此外,令人驚訝的是,洞穴棲息也會導致非回聲定位譜系的蝙蝠的紫外線視覺喪失。這說明感官之間的“權衡遊戲”比之前的假設要複雜得多。

編譯:雷鑫宇 審稿:alone 責編:張夢

期刊來源:《分子生物學與進化》

原文連結:https://www。eurekalert。org/pub_releases/2018-10/mbae-jhb101618。php

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