蝙蝠的眼 Eyes

昆明動物所蝙蝠視覺基因通路進化研究獲新進展

文章來源:昆明動物研究所 
發布時間:2012-04-27 

蝙蝠是夜行性動物。食蟲蝙蝠主要用回聲定位來確定方位、捕捉昆蟲,其眼睛退化;舊大陸果蝠沒有回聲定位能力,它們主要依賴視覺和嗅覺來尋找食物,其眼睛很發達。

在之前的研究裏,中國科學院昆明動物研究所沈永義副研究員在張亞平院士的指導下,克隆了視網膜上視桿細胞視紫紅質的RHO基因(Rhodopsin),發現無論是眼睛退化的食蟲蝙蝠還是眼睛發達的舊大陸果蝠的視桿細胞都有表達RHO基因,說明即使是那些眼睛高度退化的食蟲蝙蝠,它們仍然具有暗視覺。該基因在果蝠與墓蝠(食蟲蝙蝠,眼睛沒退化)間發生了趨同進化,長翼蝠和菊頭蝠(眼睛都退化)也發生了趨同進化。該結果揭示了在蝙蝠分化後,可能由於對暗視覺的趨同需求(有些種類趨向於更多依賴視覺,眼睛發達;而有些是趨向於較少依賴視覺,眼睛退化),導致了RHO基因在蝙蝠裏面發生了多次趨同進化。該研究成果發表於PLoS ONE),並被Nature China列為研究熱點。

考慮到RHO只是暗視覺通路裏面的一個基因,而暗視覺需要多個基因起作用,因此該研究團隊又研究了暗視覺通路上遊的CRX基因和下遊的SAG基因。研究發現,這兩個基因也在墓蝠和果幅中發生了趨同進化。因此,本研究發現了罕見的一條通路裏面,多個基因同時發生趨同進化。這也反應了復雜的性狀(大眼睛,好的暗視覺能力)不是單個基因就能完全左右的,需要一係列的基因來控制。相關論文已被PLoS ONE接收。

有意思的是,研究人員在蝙蝠回聲定位的研究上,也發現這種復雜功能的趨同進化是多基因作用的結果(PLoS Genetics接收,目前minor revision)。這些研究說明了對復雜器官的進化需要從基因通路/網絡的角度進行探索,其進化是多基因聯合作用的結果。這對進一步研究復雜性狀的起源和進化具有重要意義。

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