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张亚平等揭示有翼眼视觉适应性机制

作者:今日科学
张亚平等揭示有翼眼视觉适应性机制

有翅膀的手(蝙蝠)是一种夜行动物,不同蝙蝠物种存在明显的感官分化:食虫蝙蝠主要依靠回声定位来导航,捕食,眼睛退化,而老大陆果蝠不具备回声定位能力,它们的眼睛发育发达,主要依靠视觉和嗅觉来寻找食物。在之前的研究中,中国科学院副院长、中国科学院院士、中国科学院昆明动物研究所研究员张亚平发现,视觉通路中的CRX、RHO和SAG三个基因在旧世界果蝠和古墓蝙蝠(食虫蝙蝠、 视觉上未退化),这表明复杂性状的适应性进化需要一系列基因参与。

为了进一步系统地揭示翼眼的视觉适应性机制,昆明动物研究所的张亚平和中国科学院武汉物理与数学研究所研究员徐福强共同攻击了项目组,并在副研究员沈永毅、博士生刘鹤群的带领下, 魏景光和李波首先使用锰离子增强磁共振成像(MEMRI)技术扫描蝙蝠大脑结构,比较各种蝙蝠和听觉系统的结构。研究发现,老大陆果蝠的上山较大(参与视觉信息处理),上下山体积约为3:1,食虫蝙蝠下丘体较大(参与听觉信息处理),上下丘的体积比约为1:7,揭示了有翅膀的手眼动物的黑暗视觉分化是大脑结构的基础;然后,利用闪光诱导的势能技术来量化蝙蝠的视觉能力,发现它们的绝对光感知阈值是:老大陆果蝠>墓蝠鲼>菊蝙蝠(小蝙蝠亚头,回声定位),反映了这些不同蝙蝠物种视觉功能的差异。最后,采用转录组测序技术(RNA-seq)对5只蝙蝠的视网膜转录组进行测序,从序列变异(正选择、收敛/平行进化)和表达等方面进行自适应信号检测,发现桔蝠眼基因转录组的水平表达模式与狐蝠更相似。本研究从结构、功能、分子机制等多个角度系统阐述了有翅眼的视觉分化机制,为复杂性适应机制的研究提供了示范。

这些发现最近在线发表在《科学报告》上。