深海魚類的眼睛化學物質可能使它們在近乎黑暗的環境中看到顏色

2020-12-23 向樣說歷史

深海中的某些魚類可能不僅看到灰色陰影,還可以看到自己的世界。

研究人員在5月10日的《科學》雜誌上報告說,對101種魚類的調查顯示,深海有4種魚類的光敏眼蛋白基因稱為棒視蛋白。布拉格查爾斯大學的進化生物學家祖扎娜·穆西洛瓦(ZuzanaMusilová)說,根據動物使用這些捕光器的方式,這一發現可能會挑戰深海魚類看不見顏色的普遍觀念。

科學新聞》最新文章的標題和摘要(星期二和星期四)

可以看到,許多魚類,人類和大多數其他脊椎動物都依靠眼睛中稱為杆和錐的兩種類型的光探測細胞。圓錐細胞使用兩種或多種視蛋白,需要大量的光才能工作。棒通常只使用一種稱為RH1的視蛋白,它在昏暗的光線下工作。視錐細胞中的視錐細胞的這種變化,而不是視杆中的視錐細胞的變化,使脊椎動物在光線充足的條件下可以看到多種顏色,而在近乎黑暗的環境中卻是色盲的。

在這項新的研究中,澳大利亞布裡斯班昆士蘭大學的Musilová和Fabio Cortesi乘著研究船航行,這些研究船配備了可進入海洋深處的魚類的機會。深-海試從「暮光之城」區在地表以下200至1000米,這裡的陽光變得只有黑暗的微妙減輕來了。要看得最鮮豔的東西是動物身上的生物發光點。

Musilová,Cortesi及其同事報告說,這四隻深眼魚來自三種不同的譜系,它們分別獨立進化了一種以上的RH1視杆蛋白的基因。一條冰川燈籠魚(Benthosema glaciale)有5種不同形式的RH1的基因,管眼(Stylephorus chordatus)有6種。兩種多刺棘突棘魚的種類甚至更多,其中長翅多刺棘突棘魚(Diretmoides pauciradiatus)有18個基因,而銀棘突棘突棘魚(Diretmus argenteus)有38種驚人的基因。

夏威夷大學馬諾阿分校的進化生物學家梅根·波特(Megan Porter)說,即使發現兩個棒視蛋白也很引人注目,但多刺的銀的計數卻「令人吃驚」,他並未參與這項新研究。但是她和其他人警告不要對魚如何利用所有這些種類的結論下結論,因為沒有關於魚行為的檢驗。

Musilová說,考慮到這些魚的居住地,可能甚至不可能進行這種測試。她說,當浮出水面時,「它們中的大多數只是由於壓力變化而死亡。」 「即使讓它們活著浮出水面,也不能保證它們的行為與深處的行為相同。」

研究人員抓到的魚讓他們檢查了動物視網膜中哪些視蛋白基因實際上已打開。那項工作證實了多刺的銀實際上使用了其38個RH1基因中的至少14個來製造蛋白質。

研究人員還將多刺的銀的各種RH1基因放入細菌中,從而製造出魚視蛋白。科學家發現,對這些視蛋白功能的測試表明,它們有潛力捕獲非常微弱的日光以及活的生物發光生物發出的各種藍,綠光。

總體而言,瑞典隆德大學的阿爾穆特·凱爾伯(Almut Kelber)研究青蛙的弱光色覺時,總的說來,他們沒有聲稱深海魚可以看到顏色是「謹慎的」。

例如,新魚的結果沒有說明不同的RH1視蛋白是聚集在單個的杆狀細胞中還是分散在不同的杆狀細胞中攜帶不同的視蛋白。為了區分顏色,視杆視蛋白將需要位於不同的單元格中。但是,如果蛋白質在每根魚竿中結塊,那麼魚可能對光的敏感性增強了,並且可以挑選出黑色和白色陰影中較暗的物體。

即使存在不確定性,找到所有這些意外的視蛋白「仍然令人興奮」,Kelber說。

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