在深海中,黑暗的海洋鱼类已经进化出了超能力的视野


  • 作者:一诺网络推手公司
  • 发表时间:2019-05-15 22:06

在深海中,黑暗的海洋鱼类已经进化出了超能力的视野当洞穴鱼和某些蟋蟀的祖先进入沥青洞穴时,他们的眼睛几代人几乎消失了。

生活在2000米深的阴霾中,银色的spinyfin可能会看到颜色。

在深海中,黑暗的海洋鱼类已经进化出了超能力的视野当洞穴鱼和某些蟋蟀的祖先进入沥青洞穴时,他们的眼睛几代人几乎消失了。

但是,在比阳光更深的海水中穿过海洋的鱼已经发展出超视觉,高度适应其他生物散发的微弱光芒和闪烁。

进化生物学家已经了解到,他们的这种能力使杆状视蛋白的基因数量显着增加,视网膜蛋白可以检测到昏暗的光线。

这些额外的基因已经多样化以产生能够捕获多个波长的每个可能光子的蛋白质 - 这可能意味着尽管有黑暗,但是在深海中漫游的鱼实际上看到了颜色。

这一发现“确实撼动了深海视野的教条,”梅根·波特说,他是一名研究檀香山夏威夷大学视力的进化生物学家,并没有参与这项工作。

研究人员观察到鱼的生命越深,其视觉系统就越简单,他们认为这种趋势会持续到底。

“那些[最深的居民]拥有所有这些视觉效果意味着深海中光与进化之间的相互作用比我们意识到的要复杂得多,”波特说。

在1000米的深度,最后一缕阳光消失了。

但是在过去的15年里,研究人员已经意识到,闪烁的虾,章鱼,细菌,甚至鱼类都会产生微弱的生物发光。

大多数脊椎动物的眼睛几乎看不到这种微妙的微光。

为了解鱼类是如何看到的,由瑞士巴塞尔大学的进化生物学家Walter Salzburger领导的研究小组研究了深海鱼类的视蛋白。

视蛋白的氨基酸序列的变化改变了检测到的光的波长,因此多个视蛋白使得颜色视觉成为可能。

一种视蛋白RH1在低光下效果很好。

在眼睛的杆细胞中发现,它使人类能够在黑暗中看到 - 但只有黑色和白色。

Salzburger及其同事在101种鱼类中搜寻了视蛋白基因,其中包括7种大西洋深海鱼类,它们的基因组完全测序。

研究人员本周在“ 科学”杂志上报告说,大多数鱼类都有一到两只RH1视蛋白,就像许多其他脊椎动物一样,但是有四种深海物种分开了。

那些鱼 - 灯笼鱼,管眼鱼和两个spinyfins - 都至少有五个RH1基因,其中一个,银刺猬(Diretmus argenteus),有38个。

“这在脊椎动物视觉中是闻所未闻的,”赫尔辛基大学的感官生物学家K. Kristian Donner说。

为了确保额外的基因不仅仅是非功能性重复,该团队测量了36种物种的基因活动,包括11种深海鱼的标本。

多个RH1基因在深海物种中活跃,成年银灵鳍中的总数为14,其长度可达200​​0米。

“起初看似矛盾 - 这是光线最少的地方,”萨尔茨堡说。

海洋深处的特殊眼睛银刺猬(Diretmus argenteus)的视网膜具有不寻常的低光感应杆细胞排列,其容纳多种光感受器蛋白(右)。

一些杆层被堆叠以最好地捕获1000米深度以下的少数光子。

研究人员可以预测视蛋白对其氨基酸序列最敏感的波长。

深海鱼共有24个突变,改变了它们的RH1蛋白的功能,每个都进行微调,看到一小段蓝色和绿色波长 - 生物发光的颜色。

“这些视蛋白中的一些可能会被调整以检测与食物,危险或社交相互作用相关的特定生物发光信号,”大学城德克萨斯A&M大学的行为生态学家吉尔罗森塔尔说。

四种深海物种属于鱼类家谱的三个不同分支,表明这种监督是反复演变的。

“这表明生活在极端光照环境中的动物可能会受到极端的自然选择压力,以改善视觉表现,”瑞典隆德大学视觉生态学家Eric Warrant说。

丰富的视网膜也有助于解释多刺视网膜的不寻常解剖结构。

它的一些杆状细胞比通常长得多,并且许多杆状细胞一个堆叠在另一个之上而不是排列在单个层中。

扩大的细胞和堆叠有助于确保检测到更多的入射光子,但研究人员长期以来认为这些棒都具有相同的视蛋白。

现在看来,与旧照相胶片中的层一样,不同尺寸的棒可能会捕获不同波长的光。

“我们现在必须接受我们对[深海视觉]的看法太过限制,”唐纳说。

由于这些鱼栖息的深度,不可能收集活体标本来测试他们的视力。

但多杆视镜可能使他们能够区分颜色,萨尔茨堡和其他人一致。

对于这些鱼,墨水深处的微弱生物发光可以像明亮的表面世界一样生动和变化。







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