迷人的鲨鱼和雷视觉演变研究揭示了鲨鱼看不到颜色

射线愿景

所有与海洋哺乳动物类似的软骨鱼都丢失了SWS1和SWS2 OPSIN基因。鲨鱼和光线确实含有杆和锥形光感受器;然而,发现射线具有两个锥形Opsin基因。信誉:麦格里大学Nathan Hart

视觉对大多数动物来说是一种至关重要的感觉,脊椎动物已经进化了一种高度适应性的Opsin基因,产生了光敏颜料以解码视网膜图像。这些OPSIN包括杆OPSIN,以帮助在低光中看到,以及四类锥形OPSINS,以在明亮的光线中看到,并检测横跨可见光谱的颜色。

在整个进化中,这些Opsins在许多物种中被改变,丢失或重复,为土地,空气和水下的陆地上提供独特的适应。例如,大多数鸟类保留了一个杆的完全补充,并存在于第一个下颚鱼中存在的四个锥形Opsin基因,因此是锥形四罗马乳。相比之下,大多数胎盘陆地哺乳动物已经丢失了SWS2蓝色和RH2绿色敏感锥形Opsins,并保留(除了RH1杆OPSIN)中只保留SWS1紫色和LWS红色敏感锥形OPSINS,使其成为锥形二分罗马特。一些灵长类动物随后将LWS锥形Opsin重复以产生第三锥形颜料并发展对人类熟悉的血管瘤。

鲨鱼愿景

所有与海洋哺乳动物类似的软骨鱼都丢失了SWS1和SWS2 OPSIN基因。鲨鱼和光线确实含有杆和锥形光感受器;然而,光线具有两个锥形Opsin基因,而鲨鱼只有一个锥体。因此发现鲨鱼已经失去了看色彩的能力。信誉:麦格里大学Nathan Hart

以前的研究表明,在其到海洋的过渡中,大多数海洋哺乳动物也丢失了SWS1 OPSIN基因类,使锥形单色疱疹具有由LWS OPSIN介导的视力。结果是密封件,海豚和鲸鱼中的不存在(或最小)的颜色视觉。已经发现深潜水鲸鱼随后丢失了所有锥形课,并保留了杆颜料,对其视觉敏感度的范围产生了潜在的巨大影响。

到目前为止,关于软骨鱼类,特别是鲨鱼及其遗传表兄弟的视力的演变很少熟悉。

“我们有特点的五种鲨鱼和四种光线所表达的视网膜视色素分子的身份,专注于已知的或浅栖物种可能拥有锥感光器和那些填充特殊进化差距,说:”通讯作者弥敦道哈特。

在他的团队的新研究中,他们表明,所有类似于海洋哺乳动物的软骨鱼都失去了SWS1和SWS2 OPSIN基因。鲨鱼和光线确实含有杆和锥形光感受器;然而,光线具有两个锥形Opsin基因,而鲨鱼只有一个锥体。因此发现鲨鱼已经失去了看色彩的能力。

“此外,我们提供了测量的射线和两种鲨鱼种表达的视觉颜料的光谱特性,”哈特说。“我们现在可以确认,所有研究迄今的鲨鱼物种似乎是锥monochromats,但报告认为,不同物种的单锥体视蛋白既可以是LWS或RH2类视蛋白的。”

“宽泛地说,颜色歧视对于诸如猎物检测,捕食者避免和配偶选择的行为可能是有用的。考虑到许多射线物种在基板上消磨或部分埋地的时间花费相当多的时间,颜色视觉可以通过可视捕捉或消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除的视觉掠夺者的休息或部分埋藏在基板上或部分掩埋的时间。

哈特理由是海洋环境和狩猎期间的轻型条件范围可能导致许多独特的Opsin适应鲨鱼。

“由于水本身的吸收,反射和散射,大多数水生栖息地的特征在于视觉对比度。此外,许多鲨鱼都活跃了夜晚,因此必须在广泛的光强度下运行。因此,鲨鱼常常靠近其视觉能力的阈值,其中颜色视觉电路的缺点可能是对生存的不利影响。“

该研究提供了最详细的图片尚未在Elasmobranchs的视网膜中表达的Opsins的多样性,包括光线和鲨鱼。

“我们的研究结果也与脊椎动物跨越锥形色视觉的演变也是如此。一般而言,在几个主要和二次水生分类群中独立地对锥形单色的逆转表明,颜色视觉对许多大型海洋捕食者的价值很小。“

HART的团队还追溯了鲨鱼和光线中OPSIN基因的进化时间分歧,并将这些时间表放在脊椎动物视觉进化的较大背景下。

的视觉视蛋白基因的五种主要的类别存在于agnathan七鳃鳗从颌类540马发散之前演进脊椎动物(SWS1,SWS2,RH1,RH2,和LWS)。

“似乎SWS1和SWS2 OPSIN基因在其与骨鱼460mA的分离后,在骨囊鱼(嵌合体)和鲨鱼,冰鞋和射线)420 mA的裂解之前,从这种谱系中丢失了这种谱系。因此,它很可能是只有RH1,RH2,和LWS视蛋白基因保留祖先chondrichthyans(软骨鱼类),与holocephalan血统从而引发LWS的两个副本视蛋白基因在象鲨内后续的基因复制Callorhinchus Milii.。“

该研究最近发表于高级在线版本分子生物学和演化俄罗斯比利时赔率

Reference: “Visual Opsin Diversity in Sharks and Rays” by Nathan S Hart, Trevor D Lamb, Hardip R Patel, Aaron Chuah, Riccardo C Natoli, Nicholas J Hudson, Scott C Cutmore, Wayne I L Davies, Shaun P Collin and David M Hunt, 26 November 2019,分子生物学和演化俄罗斯比利时赔率
DOI:10.1093 / Molbev / MSZ269

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