生活在黑暗中,动物的眼睛会退化吗?

作者: lulu

来源: 科学世界

发布日期: 2019-05-16 17:52:36

文章探讨了长期生活在黑暗环境中的动物眼睛是否会退化的问题,通过金毛鼹鼠和墨西哥脂鲤的例子,说明了在某些情况下眼睛的退化是适应环境的结果。同时,文章也介绍了银色洞鳍鲷的超级视力进化,展示了在极端光线环境中,动物也能通过进化提高视觉感知能力。

如果长期生活在黑暗的环境中,眼睛是不是就不重要了?对于某些生物而言,答案是肯定的。比如在BBC纪录片《地球脉动》中出过镜的金毛鼹鼠,常年在沙漠中钻地隐身,能借助沙粒的微小震动感知猎物的行踪,眼部已经完全退化,处于全盲状态。还有近几年广受欢迎的墨西哥脂鲤,根本没有眼睛,生活在水底的洞穴中,从不挑食,什么东西掉进洞穴里,它就吃什么,因此也被称为blind cave fish。

研究人员认为,就是因为洞穴里的食物稀缺,墨西哥脂鲤才不得不牺牲掉了会消耗大量能量的眼睛。反正洞里黑,也不怎么用。同为鱼类,银色洞鳍鲷却没有朝这个方向进化,而是拥有了更加厉害的超级视力。一直以来,脊椎动物被普遍认为共用一套视觉系统,即多种视锥细胞视蛋白能在白天感受到不同的颜色,一种视杆细胞视蛋白只能让我们在黑暗中看到单色。

但一项于2019年5月9日发表在Science上的研究发现,有一种生活在深海中的鱼进化出了超级视力,其体内的视杆细胞视蛋白(RH1)基因增殖,产生的感受器能捕捉到其他深海微生物发出的微弱光芒。也就是说,这种鱼的视杆细胞和其中视蛋白的种类异乎寻常的多。研究人员对101种生活在不同海域中的鱼类进行了基因检测。绝大部分的鱼体内含有1~2个RH1基因。

但有4种深海鱼体内含有至少5个RH1基因,其中,银色洞鳍鲷(silver spinyfin)体内的RH1基因居然多达有38个。生物学家通过视蛋白的氨基酸排序推测出这些视蛋白对应的敏感波长,结果发现,银色洞鳍鲷体内的RH1基因有24处突变,使其能看见窄范围的蓝色和绿色光,而这也正是深海微生物的发光光谱。银色洞鳍鲷的视杆细胞形状多样,且叠层分布。

不同形状的视杆细胞含有不同种类的视蛋白,能捕捉不同波长的光线。由于这4种视力超常的深海鱼分属于鱼类3个不同的进化分枝,这意味着超级视力可以独立进化。看来,视觉退化并不是黑暗中唯一的选择,生活在极端光线环境中的动物也能承受同样极端的自然选择压力,提高视觉感知能力。

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