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研究揭示蝙蝠暗视觉适应性机制

更新:2015年08月09日 阅读次数: 【字体:


 

▲蝙蝠的视觉通路

▲大小蝙蝠上下丘体积比 昆明动物所供图

近日,中国科学院昆明动物所研究人员发现翼手目暗视觉适应性机制,该研究成果近期在《科学报告》上在线发表。

翼手目(蝙蝠)是夜行性动物,在不同的蝙蝠种类中存在着显著的感觉分化:食虫蝙蝠主要依赖回声定位来导航、捕食,其眼睛退化,而旧大陆果蝠没有回声定位能力,其眼睛很发达,主要依赖视觉和嗅觉来寻找食物。前期研究中,张亚平院士课题组发现视觉通路中CRX,RHO和SAG这三个基因在旧大陆果蝠和墓蝠(食虫蝙蝠,视觉未退化)中发生了趋同进化,提示复杂性状的适应性进化需要一系列基因参与。

为进一步系统地揭示翼手目暗视觉适应性机制,张亚平课题组与胡新天研究员课题组、武汉物理与数学研究所徐富强研究员课题联合攻关,并在沈永义副研究员的带领下,博士研究生刘鹤群、魏景宽和李博首先利用锰离子增强磁共振成像(MEMRI)技术扫描蝙蝠大脑结构,对比各种蝙蝠视觉和听觉系统的结构差异,发现旧大陆果蝠具有较大的上丘(参与视觉信息处理),其上下丘体积比约3:1,食虫蝙蝠具有较大的下丘(参与听觉信息处理),其上下丘体积比约为1:7,揭示了翼手目动物暗视觉分化的脑结构基础。

随后,科研人员利用闪光诱发电位技术对蝙蝠的视觉能力进行了量化,发现它们绝对光感知阈值为:旧大陆果蝠>墓蝠>中菊头蝠(小蝙蝠亚目,回声定位),反映这些不同蝙蝠物种的视觉能功能的差异。最后,利用转录组测序技术(RNA-seq)对5种蝙蝠的视网膜转录组进行测序,从序列变异(正选择、趋同/平行进化)和表达两方面进行了适应性信号检测,并发现墓蝠眼部基因的转录组水平表达模式和狐蝠科更为相近。

这项研究从结构、功能和分子机制等多角度系统阐述了翼手目暗视觉分化的机制,为复杂性状的适应性机制研究提供了示范(来源:中国科学报 刘鹤群)

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