Hvor blind er flaggermus? Fargesyn genet studien undersøker viktige sensoriske ulempene

Kan flaggermus’ hule-bolig natt vaner over evigheter forbedret sine echolocation akustiske egenskaper, men også ansporet deres tap av syn?,

En ny studie ledet av Bruno Simões, Emma Teeling og kolleger har undersøkt dette spørsmålet i utviklingen av fargesyn gener på tvers av en stor og mangfoldig gruppe av arter flaggermus.

De viser at den populære uttrykk av å være «blind som en flaggermus» egentlig ikke hold sant. Noen flaggermus som har den mest avanserte typen echolocation synes å ha handlet UV-visjon for utsøkt høring, og alle flaggermus som ikke echolocate men bor i huler har også mistet UV-visjon. Dette tyder på at ikke alle flaggermus er blind, men noen sikkert har valgt andre sansene over synet.,

«Flaggermus’ sensoriske evner har lenge vært en kilde til fascinasjon for evolusjonære biologer,» sa Emma Teeling, tilsvarende forfatter av studien, som vises i den avanserte elektroniske utgaven av tidsskriftet Molekylær Biologi og Evolusjon. «Ved hjelp av phylogenetics og molekylærbiologi vi er nå i stand til å dykke dypere inn i det evolusjonære pris på å anskaffe echolocation og nocturnality.»

Flaggermus er ikke bare det eneste pattedyr som virkelig kan fly, men også de eneste som er til å stole på echolocation å gjøre sin vei til å finne byttedyr i mørket., Det har lenge vært hevdet av forskere at ulempene bat visjon ble gjort som en følge av dette få denne unike natt sensorisk tilpasning.

for Å forstå bedre kilder av disse ulempene, forskerteamet utføres DNA sekvensering og analysert nøkkelen visjon gener i flaggermus, inkludert SWS1 (kort bølgelengde sensitive, for blå/UV-lys) og MWS/LWS (medium eller lang bølgelengde sensitive, for grønt, gult og rødt lys) opsin gener.

En opsin genet jobb er å lage den lysfølsomme retina-proteiner som kan slå fotoner av lys til syne for å se bestemte bølgelengder., Forskerteamet er opsin genet analyser undersøkte største datasettet hittil i flaggermus, som representerer 20 av 21 bat eksisterende familier som ble primært valgt for sin mangfoldige echolocation typer og økologiske nisjer.

I studien, forfatterne har vist, blant 111 arter undersøkt, tap av SWS1 genet funksjon er mer vanlig hos flaggermus enn tidligere antatt, og antyder at dette kan være forbundet med adopsjon av cave roosting først spores tilbake til nesten 30 millioner år siden., De fant ulike mutasjoner i bat genomer som berørt SWS1 genet funksjon, med en helt ikke-genet finnes i to arter.

Samlet, det er en spektral finjustering som skjedde med deres visjon om å helt miste korte bølgelengden for synlig lys i den blå/UV bølgelengder i 26 av de 111 arter undersøkt. De fant at for de fleste i den Gamle Verden, hule roosting flaggermus har en ikke-funksjonell SWS1 opsin.

Utvalget på blå-sensitive SWS1 opsin genet, men ble funnet å variere betydelig blant bat arter., Forskerteamet funnet bevis for at flere genetiske mutasjoner som ulike arter flaggermus har tapt funksjon av SWS1 genet. For å identifisere disse genetiske røtter, de brukte fylogenetisk analyser for å bygge genet trær basert på SWS1 resultatene og sammenlignet med signaturer av valg mellom ulike økologiske nisjer, for eksempel echolocating vs. ikke-echolocating arter og hule roosting vs. ikke-hule roosting.,

«Vårt arbeid støtter tidligere hypoteser som tyder på pseudogenization av SWS1 opsin kan være knyttet til innføringen av avanserte echolocation (high-duty cycle) og hule roosting vaner,» sa Teeling.

Når SWS1 genet er til stede og fungerer, forfatterne bekreftet at det gir flaggermus evnen til å se i UV-lys.

«Vår spektral tuning analyse av 11 områder som er ansvarlig for lysfølsomhet i SWS1 opsin genet i både gamle og bevart bat arter, gir ytterligere støtte for tilstedeværelse av UV-visjon i flaggermus,» sa Teeling., «I lukket-baldakin, skog-bolig pattedyr UV-sensitive SWS1 opsin er forbundet med en natt livsstil. Videre er våre resultater viser at dette visual pigment har vært UV-sensitive i alle flaggermus siden de første skilte seg fra andre placental pattedyr om 78 MYA.»

Viktigere, de nye dataene gjør det klart at tap av SWS1 gen-funksjonen er ikke alltid forbundet med anskaffelse av avansert echolocation, som tidligere har blitt foreslått.,

For det andre visuelle gener, fant de at blant de 45 arter undersøkte, MWS/LWS opsin genet er svært bevart på tvers av linjene og under sterk evolusjonært press for å opprettholde sin funksjon.

«Vår spektral tuning analyse av 5-amino-acid nettsteder ansvarlig for λ maks viste at flertallet av bat MWS/LWS visuelle pigmenter er stilt inn til en lang bølgelengde (~555 – 560nm),» sa Teeling., «Dette viser at til tross for oppkjøpet av laryngeal echolocation og en lang historie med nocturnality, den MWS/LWS opsin genet har utviklet seg under svært sterk funksjonell begrensning i flaggermus.»

«Flaggermus er ikke blind, med flest arter i stand til å se i både UV-og midtre området av fargespekteret. Dette tyder på at visjonen er fortsatt et viktig virkemiddel for sensorisk persepsjon selv i echolocating, natt flaggermus., Men, kjøp av den mest avanserte typen echolocation ikke sammenfaller med tap av UV syn i de fleste flaggermus og overraskende cave-roosting stasjoner tap av UV syn i den ikke-echolocating linjene. Dette tyder på at sensoriske trade-offs er mer komplekse som tidligere er vurdert, og at flaggermus fortsatt fascinerende motiver for å forstå utviklingen av den nukleære sensome!»

Denne studien gjør et sterkt bidrag til den pågående vitenskapelige debatten om viktigheten av fargesyn for nattlige dyr.