Quanto sono ciechi i pipistrelli? La visione del colore gene di studio esamina i principali sensoriale compromessi

Le abitudini notturne dei pipistrelli che vivono nelle caverne per eoni hanno migliorato le loro capacità acustiche di ecolocalizzazione, ma hanno anche stimolato la loro perdita della vista?,

Un nuovo studio condotto da Bruno Simões, Emma Teeling e colleghi ha esaminato questa domanda nell’evoluzione dei geni della visione dei colori in un gruppo ampio e diversificato di specie di pipistrelli.

Mostrano che l’espressione popolare di essere “cieco come un pipistrello” in realtà non vale. Alcuni pipistrelli che hanno il tipo più avanzato di ecolocalizzazione sembrano aver scambiato la visione UV per l’udito squisito, e tutti i pipistrelli che non ecolocano ma vivono nelle caverne hanno anche perso la visione UV. Questo suggerisce che non tutti i pipistrelli sono ciechi, ma alcuni certamente hanno selezionato altri sensi sulla visione.,

“Le capacità sensoriali dei pipistrelli sono state a lungo una fonte di fascino per i biologi evoluzionisti”, ha detto Emma Teeling, l’autore corrispondente dello studio, che appare nell’edizione online avanzata della rivista Molecular Biology and Evolution. “Usando la filogenetica e la biologia molecolare siamo ora in grado di approfondire il prezzo evolutivo dell’acquisizione dell’ecolocalizzazione e della nocturnalità.”

I pipistrelli non sono solo gli unici mammiferi che possono veramente volare, ma anche gli unici a fare affidamento sull’ecolocalizzazione per farsi strada nella ricerca di prede al buio., È stato a lungo sostenuto dagli scienziati che i compromessi con la visione dei pipistrelli sono stati fatti come risultato di questo guadagno di questo adattamento sensoriale notturno unico.

Per comprendere meglio le fonti di questi compromessi, il team di ricerca ha eseguito il sequenziamento del DNA e analizzato i geni chiave della visione nei pipistrelli, tra cui i geni SWS1 (short wavelength sensitive, per la luce blu/UV) e MWS/LWS (medium o long wavelength sensitive, per la luce verde, gialla e rossa) opsin.

Il compito di un gene opsin è quello di rendere le proteine della retina fotosensibili che possono trasformare i fotoni di luce in vista per vedere particolari lunghezze d’onda., Le analisi del gene opsin del team di ricerca hanno esaminato il più grande set di dati fino ad oggi nei pipistrelli, rappresentando 20 su 21 famiglie esistenti di pipistrelli che sono state scelte principalmente per i loro diversi tipi di ecolocalizzazione e nicchie ecologiche.

Nello studio, gli autori hanno dimostrato, tra le 111 specie esaminate, la perdita della funzione del gene SWS1 è più comune nei pipistrelli di quanto si pensasse in precedenza e suggerisce che questo può essere associato con l’adozione di grotta roosting prima risalire a quasi 30 milioni di anni fa., Hanno trovato varie mutazioni nei genomi dei pipistrelli che hanno effettuato la funzione del gene SWS1, con un gene completamente non funzionale trovato in due specie.

Nel complesso, c’è una messa a punto spettrale che è successo alla loro visione per perdere completamente la luce visibile a lunghezza d’onda corta nelle lunghezze d’onda blu / UV in 26 delle 111 specie esaminate. Essi hanno scoperto che per la maggior parte del Vecchio Mondo, grotta roosting pipistrelli hanno un non-funzionale SWS1 opsin.

La selezione sul gene SWS1 opsin sensibile al blu, tuttavia, è stata trovata per variare significativamente tra le specie di pipistrelli., Il team di ricerca ha trovato prove di molteplici mutazioni genetiche in cui diverse specie di pipistrelli hanno perso la funzione del gene SWS1. Per identificare queste radici genetiche, hanno usato analisi filogenetiche per costruire alberi genetici basati sui risultati SWS1 e hanno confrontato le firme di selezione tra diverse nicchie ecologiche, come ecolocating vs. specie non ecolocating e cave roosting vs. non-cave roosting.,

“Il nostro lavoro supporta ipotesi precedenti che suggeriscono che la pseudogenizzazione dell’opsina SWS1 potrebbe essere correlata all’adozione di ecolocalizzazione avanzata (high-duty cycle) e abitudini di roosting in grotta”, ha affermato Teeling.

Quando il gene SWS1 è presente e funzionante, gli autori hanno confermato che dà pipistrelli la capacità di vedere in luce UV.

“La nostra analisi di sintonizzazione spettrale dei siti 11 responsabili della sensibilità alla luce nel gene SWS1 opsin sia nelle specie di pipistrelli ancestrali che esistenti, fornisce ulteriore supporto per la presenza di visione UV nei pipistrelli”, ha affermato Teeling., “Nei mammiferi a baldacchino chiuso, che abitano la foresta, un’opsina SWS1 sensibile ai raggi UV è associata a uno stile di vita notturno. Inoltre, i nostri risultati dimostrano che questo pigmento visivo è stato sensibile ai raggi UV in tutti i pipistrelli da quando prima divergevano da altri mammiferi placentari su 78 MYA.”

È importante sottolineare che i nuovi dati chiariscono che la perdita della funzione del gene SWS1 non è sempre associata all’acquisizione di ecolocalizzazione avanzata, come è stato precedentemente suggerito.,

Per gli altri geni visivi, hanno scoperto che tra le 45 specie esaminate, il gene MWS/LWS opsin è altamente conservato tra i lignaggi e sotto forte pressione evolutiva per mantenere la sua funzione.

“La nostra analisi di sintonizzazione spettrale dei 5 siti di aminoacidi responsabili del λ max ha rivelato che la maggior parte dei pigmenti visivi bat MWS/LWS sono sintonizzati su una lunghezza d’onda lunga (~555-560nm)”, ha detto Teeling., “Ciò suggerisce che, nonostante l’acquisizione di ecolocalizzazione laringea e una lunga storia di nocturnality, il gene MWS/LWS opsin si è evoluto sotto molto forte vincolo funzionale nei pipistrelli.”

” Pipistrelli non sono ciechi, con la maggior parte delle specie in grado di vedere sia nella gamma UV e medio dello spettro dei colori. Ciò suggerisce che la visione è ancora un importante mezzo di percezione sensoriale anche in ecolocalizzazione, pipistrelli notturni., Tuttavia, acquisizione del tipo più avanzato di ecolocalizzazione coincide con la perdita di visione UV nella maggior parte dei pipistrelli e sorprendentemente cave-roosting unità perdita di visione UV nei lignaggi non ecolocanti. Ciò suggerisce che i compromessi sensoriali sono più complessi di quelli precedentemente considerati e che i pipistrelli fanno ancora soggetti affascinanti per comprendere l’evoluzione del sensoma dei mammiferi!”

Questo studio fornisce un forte contributo al dibattito scientifico in corso sull’importanza della visione dei colori per gli animali notturni.