新研究揭示了蛇視覺
蛇的視覺色素基因和鏡片的第一項主要研究發(fā)現(xiàn),爬行動物與他們的生活方式相匹配。
研究人員早就知道,蛇具有高度可變的視桿和視錐細胞 - 視網(wǎng)膜中的特化細胞,動物用來檢測光線。但到目前為止,大多數(shù)關(guān)于脊椎動物視力的現(xiàn)代研究都集中在哺乳動物,鳥類和魚類上。
研究資深作者,英國倫敦自然歷史博物館的進化生物學家David Gower博士說:“有超過3,500種蛇類,生活方式多種多樣。”
“關(guān)于視覺遺傳學的大多數(shù)現(xiàn)代工作都是針對哺乳動物,鳥類和魚類進行的。但研究蛇的眼睛對于更準確和完整地理解視覺功能和脊椎動物的進化更為重要。“
為了研究蛇的視覺進化,來自英國,印度和澳大利亞的Gower博士及其同事研究了在69種不同種類的蛇中產(chǎn)生視覺色素所涉及的基因 - 因為基因因物種而異,因此確切的分子結(jié)構(gòu)也是如此。它們吸收的顏料和光的波長。
他們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)蛇表達三種視覺視蛋白基因(rh1,sws1和lws)并且在白天可能是二色的 - 看到兩種原色而不是大多數(shù)人看到的三種。
然而,研究小組還發(fā)現(xiàn),這些基因經(jīng)歷了大量的進化,包括對色素敏感的光波長的許多變化,以適應蛇進化的生活方式的多樣性。
“這些視蛋白基因(特別是rh1和sws1)經(jīng)歷了很大的進化變化,包括在已知重要的光譜調(diào)節(jié)位點修飾氨基酸殘基,其中一些調(diào)節(jié)位點組合在脊椎動物的其他地方未知,”研究人員說。
“這些變化在dipsadine和colubrine'較高'的蛇中尤為常見。”
在新研究中檢查的大多數(shù)蛇對紫外線敏感,這可能使它們在低光照條件下看得很清楚。
為了使光線到達視網(wǎng)膜并被顏料吸收,它首先穿過眼睛的晶狀體。因此,具有紫外線敏感視覺顏料的蛇具有透過紫外線的鏡片。
相比之下,研究表明那些依靠視力在白天捕獵的蛇,如滑翔的金樹蛇(Chrysopelea ornata)和蒙彼利埃蛇(Malpolon monspessulanus),都有阻擋紫外線的鏡片。
除了可能有助于保護眼睛免受損傷之外,這可能有助于提高視力 - 就像滑雪者的黃色護目鏡切出一些藍光并提高對比度一樣。
此外,這些帶紫外線過濾鏡片的蛇已經(jīng)調(diào)整了視網(wǎng)膜中的色素,使它們對短紫外線不再敏感,但吸收更長的波長。
所有被檢查的夜間物種 - 例如有光澤的蛇(亞利桑那線蟲)- 都被發(fā)現(xiàn)有不過濾紫外線的鏡片。
在日光下活躍的一些蛇類物種也缺乏紫外線過濾鏡片,可能是因為它們不太依賴于非常清晰的視覺,或者生活在沒有非常明亮光線的地方。
該研究還得出結(jié)論,所有活蛇的最新祖先都具有紫外線敏感的視力。
“祖先蛇的確切性質(zhì)是有爭議的,但來自視覺的證據(jù)與它適應生活在陸地上的弱光條件下的想法是一致的,”高爾博士說。
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