作者:Anand Swaroop 来源:《发育细胞》 发布时间:2016/7/4 11:16:29
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哺乳动物祖先用夜视躲避天敌

 

小鼠视网膜中视杆细胞占多数。图片来源:JUNG-WOONG KIM

在侏罗纪时期,恐龙成为日间的捕食霸主后,早期哺乳动物忽然开始进化,适应夜间生活方式。但哺乳动物祖先是如何进化出夜视功能以寻找食物和躲避捕食者的至今依然成谜。近日刊登于《发育细胞》期刊上的研究显示,哺乳动物眼睛中对光线非常敏感的视杆细胞,是在那一时期由探测颜色的视锥细胞发育而来的,从而让它们能在微光环境中看到周围环境。

视锥细胞专门识别特定波长的光,以便动物辨别颜色,而视杆细胞则能感受微光。“大多数哺乳动物的视网膜主要由视杆细胞组成,但鱼类、青蛙和鸟类等的视锥细胞占多数。于是,人们会问‘发生了什么?’”美国国立眼科研究所视网膜生物学家Anand Swaroop说,“我们一直在试图弄清视锥细胞和视杆细胞的进化秘密。”

之前Swaroop团队的研究显示,一种名为NRL的转录因子通过禁止与视锥细胞有关的基因成熟,从而推动视网膜细胞发育成熟变为视杆细胞。为了调查哺乳动物视杆细胞的起源,该研究小组分析了不同发育阶段小鼠的视杆细胞和视锥细胞。

研究人员发现,在早期阶段(小鼠出生2天后),视杆细胞表达的基因通常也存在于成熟的短波视锥细胞中(其他动物通常用这种细胞辨别紫外线)。当科学家分析了小鼠视锥细胞的表观遗传学后,他们发现,这些细胞在之后的发育中(小鼠出生10天后)被组蛋白和DNA甲基化抑制。

该研究小组还分析了日间活动的斑马鱼,并将其与小鼠进行了比较,以找出哺乳动物的这种视觉进化是何时发生的。结果他们发现,NRL调节基因在胎盘哺乳动物中变得更精确,并在若干非哺乳动物身上消失,而这种调节系统的出现似乎与早期哺乳动物夜间活动习性的进化相一致。

作者总结道,在哺乳动物视网膜内,NRL开始限制光感受器,强迫视锥细胞变成视杆细胞,以便它们适应夜间生活。“这些棒状光感受器保留了短波视锥细胞的分子痕迹。”Swaroop说,“我们找到证据支持早期哺乳动物将感受紫外线的细胞变为对光敏感的细胞,因为看到紫外线在夜间没有什么用处。”(来源:中国科学报 唐凤)

 
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