在深海魚類中發現的新型高敏感視覺

光照在黑暗的海洋中。

圖片來源：?RadoslawStan / Adobe Stock

深海是魚類的家園，可以在幾乎完全黑暗的環境中探測各種波長的光。與其他脊椎動物不同，它們有幾個基因用於光敏感光色素視紫紅質，這可能使這些魚能夠檢測來自發光器官的生物發光信號。該研究結果由巴塞爾大學進化生物學家領導的國際研究團隊發表在「 科學 」雜誌上。

脊椎動物的色覺通常通過視網膜中發現的視錐細胞中各種光色素的相互作用來實現。這些光色素中的每一種都對特定波長的光起反應。例如，在人類中，這些波長是光譜的紅色，綠色和藍色範圍。然而，只有在白天才能實現色覺。在黑暗中，脊椎動物用它們的光敏棒細胞檢測少數可用的光粒子，它們只含有一種類型的光色素視紫紅質 - 解釋了為什麼幾乎所有脊椎動物在夜間都是色盲的。

銀刺的遺傳記錄

由巴塞爾大學的Walter Salzburger教授領導的國際研究團隊最近分析了100多種魚類基因組，包括生活在深海棲息地的魚類基因組。動物學家發現，某些深海魚類已擴大其視紫紅質基因的全部功能。在銀刺蝟（Diretmus argenteus）的情況下，除了另外兩種不同類型的視蛋白外，他們還發現了不少於38拷貝的視紫紅質基因。「這使黑暗居住的銀色spinyfin成為迄今為止最多的光色素基因的脊椎動物，」Salzburger解釋說。

研究人員進一步報道，深海魚的許多不同的視紫紅質基因拷貝都適合於檢測某一波長的光。他們通過計算機模擬和實驗室中再生的視紫紅質蛋白的功能實驗證明了這一點。這些基因完全涵蓋了由深海生物的發光器官「產生」的光的波長範圍。這被稱為生物發光，它是生物體自身或在其他生物的幫助下產生光的能力。例如，琵琶魚用它們的生物發光器官吸引獵物。

在黑暗中檢測信號

深海是地球上最大的棲息地，但由於其難以接近而成為探索最少的棲息地之一。許多生物已經適應了這個荒涼環境中幾乎完全黑暗的生活。例如，許多魚類已經開發出高靈敏度的望遠鏡眼睛，這些望遠鏡眼睛可以探測到微小的殘餘光線，使其進入海洋深處。

在脊椎動物中，已經在視紫紅質的蛋白質中鑒定了27個關鍵的光譜調節位點。這些站點直接影響檢測到哪些波長。研究人員發現，在深海銀spinyfin的各種基因拷貝中，這些位置中有24個表現出突變。

「看來，深海魚類已經多次相互獨立地開發了這種基於多視紫紅質的視覺，並且這特別用於檢測生物發光信號，」Salzburger說。他補充說，通過讓深海魚類更好地看到潛在的獵物或掠食者，這可能會給深海魚帶來進化優勢。

「在任何情況下，我們的研究結果都有助於重新定義目前脊椎動物視覺範式的桿狀光感受器的作用，」動物學家寫道。這是另一個分析全基因組導致新的生物學發現的例子。

（來源：巴塞爾大學）

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