貓頭鷹眼睛裡特殊的DNA可能是一種「晶狀體」,可以增強夜視能力

2021-01-20 酸果果

貓頭鷹是稀有的夜間捕食者之一。最新研究表明,貓頭鷹眼睛裡的DNA分子有某種特殊的構造,這使它們在黑暗中擁有強大的視覺優勢。


這項新研究提出,通過自然選擇的過程,貓頭鷹視網膜細胞中的DNA可能以某種方式組合在一起,起到晶狀體或視力增強器的作用,在夜間提高視力。


這種不尋常的特徵以前在鳥類中從未見過,這表明貓頭鷹在這條特殊的進化道路上是獨自前行的,至少在鳥類中是這樣。大多數鳥類都是白天活動的,就像我們一樣——白天最活躍,晚上睡覺。


研究人員在他們的論文中寫道:「在貓頭鷹的祖先分支中,我們在與視覺感知相關的功能基因進化中發現了積極選擇的痕跡,尤其是在光轉導和染色體包裝方面。」


研究小組觀察了包括11隻貓頭鷹在內的20種不同鳥類的基因組,確定了積極選擇發生的地方——有利的突變保存了幾代。正如預期的那樣,很多這種情況發生在感覺感知區域,這就是為什麼貓頭鷹的聽覺和視覺那麼好。


但更令人驚訝的是,研究小組還在32個基因中發現了加速進化的跡象。這些基因與DNA包裝和染色體濃縮有關——就好像貓頭鷹眼睛裡的分子結構已經自我調整,能夠捕捉更多的光線。


在夜間活動的靈長類動物視網膜細胞中,也發現了類似的DNA分子排列的變化,電腦對其分子結構的模擬表明,它們可以引導光線。


這並不是貓頭鷹進化中唯一能在黑暗中窺視的優勢——例如,它們的視網膜上也布滿了增強夜視能力的視杆細胞——但這絕對有助於天黑後捕獲獵物。


儘管研究人員的說法仍是假設,但這是一個有趣的想法。基因組的比較也支持了貓頭鷹確實是從白天活動的祖先進化而來的觀點——觀察到它們基因中最大的變化似乎與增強夜間狩獵能力有關。


雖然貓頭鷹和老鷹、獵鷹等白天捕食的猛禽一樣擁有鋒利的爪子,但研究人員發現,貓頭鷹的基因與它們的祖先不同,這一基因可能會增強它們卓越的聽覺、夜視能力和柔軟的羽毛,使它們能夠無聲飛行。如果研究結果得到證實,甚至DNA分子似乎也能增強貓頭鷹的視力。


作者提醒說,他們提出的不同基因的作用目前只是一種建議,特別是關於貓頭鷹眼睛的光感受器實際上是如何工作的。直接的觀察和分析也許能在這裡概述的發現的基礎上建立起來,並能告訴我們更多關於貓頭鷹如何獲得進化優勢的信息。



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