为了看清海底,海蛇改良了自己的基因

作者:晴空飞燕/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2020-06-04

海蛇的视力已经在数百万代的世代遗传中进行了改良。

一项新的研究表明,海蛇在1500万年前首次进入海洋环境后,一直在进化以适应不断变化的光照条件。

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图自Bruno Simoes, University of Plymouth

由普利茅斯大学(英国)领导的研究首次提供的证据表明海蛇这种物种会在何时、何地以什么样的频率让自己适应颜色的变化。

这表明海蛇的视力已经在数百万代的世代遗传中进行了改良,使海蛇能够适应新的环境,这意味着它们可以看到深海中的猎物和天敌。

出乎意料的是,在《现代生物学》上发表的一项研究还表明,潜水海蛇的适应能力是独特的,其它蛇或海洋哺乳动物并不具备这种适应性。相反,某些以水果为食的灵长类动物倒是具有这样的适应性。

这项研究由普利茅斯大学动物生物学讲师BrunoSimões博士领导,来自英国、澳大利亚、丹麦、孟加拉国和加拿大的科学家也参与其中。

Simões博士曾是英国布里斯托大学和澳大利亚阿德莱德大学Marie Sklodowska-Curie组织的全球研究员,他说:“在自然世界中,物种显然必须适应周围环境的变化。但是,在不到1500万年的时间里,海蛇的视觉发生如此迅速的变化确实令人惊讶。与陆生和两栖蛇类相比,海蛇的多样化步伐也许证明了它们所生活的环境存在着巨大的挑战,而且它们必须继续适应才能生存。 ”

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图自Bruno Simoes, University of Plymouth

“我们的研究还表明,在从陆地向海洋过渡的过程中,蛇和哺乳动物的视力演变非常不同。与陆生近亲相比,海蛇保留或扩展了它们的色觉,而相比之下鳍脚类如海豹和鲸类动物的色觉范围却进一步减小。这种对比进一步证明了蛇眼视力显著的进化多样性。”

在这项研究中,科学家们说,尽管蛇是视力极佳的蜥蜴的后代,但它们的色觉有限通常只有两种色调,这是因为早期蛇的祖先生活在昏暗的光线中。

但是,尖牙有毒的蛇类物种在生态上非常多样,世界上大约有300种陆栖蛇类,包括眼镜蛇、珊瑚蛇和太攀蛇等。此外,还有63种完全生活在海洋中的海蛇。

为了尝试确定这种多样性是如何产生的,科学家利用来自亚洲和澳大利亚的野外调查和历史博物馆藏品分析了各种陆生蛇和海蛇物种。

他们通过分析会产生对紫外线和可见光敏感的视觉色素的视蛋白基因,视网膜感光器和目镜等研究了弹性蛋白光谱敏感性的演变。

结果表明,与陆生和两栖亲属相比,海蛇的视觉色素经历了快速的适应性变化。

在某个具体的例子中,一种特定血统的海蛇扩大了其对蓝色紫外线的敏感性。海蛇在海底下80米觅食,但它们必须游到水面,至少每隔几个小时呼吸一次。这种对蓝色紫外线的敏感性增加有助于蛇在海水柱的可变光照条件下仍然能看清楚。

而且,大多数脊椎动物都具有成对的染色体,会产生两个相同的基因。在以水果为食的灵长类动物中,两个等位基因可能会略有不同,这会导致视觉色素的光谱特性不同,从而达到扩大色觉的作用。这项研究表明,一些海蛇利用相同的机制,通过紫外线敏感和蓝光敏感的等位基因来扩展水下视野。

阿德莱德大学副教授兼高级作者Kate Sanders博士说:“生物可以利用同一基因的不同等位基因来适应新的环境条件。灵长类动物中的ABO血型就是同一基因的不同等位的结果。但是,尽管等位基因对于物种的适应非常重要,但该机制的报道仍然很少。就视觉而言,相关报道只是聚焦在某些灵长类动物的长波视蛋白上,但我们的研究表明,这种机制也适用于潜水海蛇。”


蝌蚪五线谱编译自scitechdaily,译者晴空飞燕,转载须授权

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