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張亞平等揭示有翼眼視覺适應性機制

張亞平等揭示有翼眼視覺适應性機制

有翅膀的手(蝙蝠)是一種夜行動物,不同蝙蝠物種存在明顯的感官分化:食蟲蝙蝠主要依靠回聲定位來導航,捕食,眼睛退化,而老大陸果蝠不具備回聲定位能力,它們的眼睛發育發達,主要依靠視覺和嗅覺來尋找食物。在之前的研究中,中國科學院副院長、中國科學院院士、中國科學院昆明動物研究所研究員張亞平發現,視覺通路中的CRX、RHO和SAG三個基因在舊世界果蝠和古墓蝙蝠(食蟲蝙蝠、 視覺上未退化),這表明複雜性狀的适應性進化需要一系列基因參與。

為了進一步系統地揭示翼眼的視覺适應性機制,昆明動物研究所的張亞平和中國科學院武漢實體與數學研究所研究員徐福強共同攻擊了項目組,并在副研究員沈永毅、博士生劉鶴群的帶領下, 魏景光和李波首先使用錳離子增強磁共振成像(MEMRI)技術掃描蝙蝠大腦結構,比較各種蝙蝠和聽覺系統的結構。研究發現,老大陸果蝠的上山較大(參與視覺資訊處理),上下山體積約為3:1,食蟲蝙蝠下丘體較大(參與聽覺資訊處理),上下丘的體積比約為1:7,揭示了有翅膀的手眼動物的黑暗視覺分化是大腦結構的基礎;然後,利用閃光誘導的勢能技術來量化蝙蝠的視覺能力,發現它們的絕對光感覺門檻值是:老大陸果蝠>墓蝠鲼>菊蝙蝠(小蝙蝠亞頭,回聲定位),反映了這些不同蝙蝠物種視覺功能的差異。最後,采用轉錄組測序技術(RNA-seq)對5隻蝙蝠的視網膜轉錄組進行測序,從序列變異(正選擇、收斂/平行進化)和表達等方面進行自适應信号檢測,發現桔蝠眼基因轉錄組的水準表達模式與狐蝠更相似。本研究從結構、功能、分子機制等多個角度系統闡述了有翅眼的視覺分化機制,為複雜性适應機制的研究提供了示範。

這些發現最近線上發表在《科學報告》上。