生活在2000米深的深海中，銀色的spinyfin可能會看到顏色。當洞穴魚和某些蟋蟀的祖先進入瀝青洞穴時，他們的眼睛幾代人幾乎消失了。但是，在比陽光更深的海水中穿過海洋的魚已經發展出超視覺，高度適應其他生物散發的微弱光芒和閃爍。進化生物學家已經了解到，他們的這種能力使杆狀視蛋白的基因數量顯著增加，視網膜蛋白可以檢測到昏暗的光線。這些額外的基因已經多樣化以產生能夠捕獲多個波長的每個可能光子的蛋白質 - 這可能意味著儘管有黑暗，但是在深海中漫遊的魚實際上看到了顏色。
這一發現「確實撼動了深海視野的教條，」梅根·波特說，他是一名研究檀香山夏威夷大學視力的進化生物學家，並沒有參與這項工作。研究人員觀察到魚的生命越深，其視覺系統就越簡單，他們認為這種趨勢會持續到底。「那些[最深的居民]擁有所有這些視覺效果意味著深海中光與進化之間的相互作用比我們意識到的要複雜得多，」波特說。
在1000米的深度，最後一縷陽光消失了。但是在過去的15年裡，研究人員已經意識到，閃爍的蝦，章魚，細菌，甚至魚類都會產生微弱的生物發光。大多數脊椎動物的眼睛幾乎看不到這種微妙的微光。為了解魚類是如何看到的，由瑞士巴塞爾大學的進化生物學家Walter Salzburger領導的研究小組研究了深海魚類的視蛋白。視蛋白的胺基酸序列的變化改變了檢測到的光的波長，因此多個視蛋白使得顏色視覺成為可能。一種視蛋白RH1在低光下效果很好。在眼睛的杆細胞中發現，它使人類能夠在黑暗中看到 - 但只有黑色和白色。
Salzburger及其同事在101種魚類中搜尋了視蛋白基因，其中包括7種大西洋深海魚類，它們的基因組完全測序。研究人員本周在「 科學」雜誌上報告說，大多數魚類都有一到兩隻RH1視蛋白，就像許多其他脊椎動物一樣，但是有四種深海物種分開了。那些魚 - 燈籠魚，管眼魚和兩個spinyfins - 都至少有五個RH1基因，其中一個，銀刺蝟（Diretmus argenteus），有38個。「這在脊椎動物視覺中是聞所未聞的，」赫爾辛基大學的感官生物學家K. Kristian Donner說。
為了確保額外的基因不僅僅是非功能性重複，該團隊測量了36種物種的基因活動，包括11種深海魚的標本。多個RH1基因在深海物種中活躍，成年銀靈鰭中的總數為14，其長度可達2000米。「起初看似矛盾 - 這是光線最少的地方，」薩爾茨堡說。
海洋深處的特殊眼睛
銀刺蝟（Diretmus argenteus）的視網膜具有不尋常的低光感應杆細胞排列，其容納多種光感受器蛋白（右）。一些杆層被堆疊以最好地捕獲1000米深度以下的少數光子。研究人員可以預測視蛋白對其胺基酸序列最敏感的波長。深海魚共有24個突變，改變了它們的RH1蛋白的功能，每個都進行微調，看到一小段藍色和綠色波長 - 生物發光的顏色。「這些視蛋白中的一些可能會被調整以檢測與食物，危險或社交相互作用相關的特定生物發光信號，」大學城德克薩斯A＆M大學的行為生態學家吉爾羅森塔爾說。
四種深海物種屬於魚類家譜的三個不同分支，表明這種監督是反覆演變的。「這表明生活在極端光照環境中的動物可能會受到極端的自然選擇壓力，以改善視覺表現，」瑞典隆德大學視覺生態學家Eric Warrant說。
豐富的視網膜也有助於解釋多刺視網膜的不尋常解剖結構。它的一些杆狀細胞比通常長得多，並且許多杆狀細胞一個堆疊在另一個之上而不是排列在單個層中。擴大的細胞和堆疊有助於確保檢測到更多的入射光子，但研究人員長期以來認為這些棒都具有相同的視蛋白。現在看來，與舊照相膠片中的層一樣，不同尺寸的棒可能會捕獲不同波長的光。「我們現在必須接受我們對[深海視覺]的看法太過限制，」唐納說。
由於這些魚棲息的深度，不可能收集活體標本來測試他們的視力。但多杆視鏡可能使他們能夠區分顏色，薩爾茨堡和其他人一致。對於這些魚，墨水深處的微弱生物發光可以像明亮的表面世界一樣生動和變化。