生活在黑暗中,動物的眼睛會退化嗎?

2021-02-13 科學世界

如果長期生活在黑暗的環境中，眼睛是不是就不重要了？

對於某些生物而言，答案是肯定的。比如在BBC紀錄片《地球脈動》中出過鏡的金毛鼴鼠，常年在沙漠中鑽地隱身，能藉助沙粒的微小震動感知獵物的行蹤，眼部已經完全退化，處於全盲狀態。

金毛鼴鼠的行跡

還有近幾年廣受歡迎的墨西哥脂鯉，根本沒有眼睛……生活在水底的洞穴中，從不挑食，什麼東西掉進洞穴裡，它就吃什麼，因此也被稱為blind cave fish。研究人員認為，就是因為洞穴裡的食物稀缺，墨西哥脂鯉才不得不犧牲掉了會消耗大量能量的眼睛。反正洞裡黑，也不怎麼用。

墨西哥脂鯉（Astyanax mexicanus）

同為魚類，銀色洞鰭鯛卻沒有朝這個方向進化，而是擁有了更加厲害的超級視力。

一直以來，脊椎動物被普遍認為共用一套視覺系統，即多種視錐細胞視蛋白能在白天感受到不同的顏色，一種視杆細胞視蛋白只能讓我們在黑暗中看到單色。但一項於2019年5月9日發表在Science上的研究發現，有一種生活在深海中的魚進化出了超級視力，其體內的視杆細胞視蛋白（RH1）基因增殖，產生的感受器能捕捉到其他深海微生物發出的微弱光芒。

銀色洞鰭鯛，炯炯有神的大眼睛

也就是說，這種魚的視杆細胞和其中視蛋白的種類異乎尋常的多。

 

研究人員對101種生活在不同海域中的魚類進行了基因檢測。絕大部分的魚體內含有1～2個RH1基因。但有4種深海魚體內含有至少5個RH1基因，其中，銀色洞鰭鯛（silver spinyfin）體內的RH1基因居然多達有38個。

上圖中，彩色的小短線代表不同種類的視錐細胞視蛋白，分別是感紅視錐細胞、感綠視錐細胞、感藍視錐細胞以及對紫外線敏感的視錐細胞（這個人類沒有）。而黑色小短線代表的是視杆細胞視蛋白。大家都是只有1、2個黑色小短線，唯獨被圈出來的4位，擁有很多條。

生物學家通過視蛋白的胺基酸排序推測出這些視蛋白對應的敏感波長，結果發現，銀色洞鰭鯛體內的RH1基因有24處突變，使其能看見窄範圍的藍色和綠色光，而這也正是深海微生物的發光光譜。

銀色洞鰭鯛的視杆細胞形狀多樣，且疊層分布。不同形狀的視杆細胞含有不同種類的視蛋白，能捕捉不同波長的光線。

由於這4種視力超常的深海魚分屬於魚類3個不同的進化分枝，這意味著超級視力可以獨立進化。看來，視覺退化並不是黑暗中唯一的選擇，生活在極端光線環境中的動物也能承受同樣極端的自然選擇壓力，提高視覺感知能力。

 

參考文章：

https://www.sciencemag.org/news/2019/05/deep-dark-ocean-fish-have-evolved-superpowered-vision

論文連結：

https://science.sciencemag.org/content/364/6440/588

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