Hur blinda är fladdermöss? Color vision gene study undersöker viktiga sensoriska kompromisser

kunde fladdermöss’ grotta-bostad nattliga vanor över eons förbättrade deras ekolokalisering akustiska förmågor, men också sporrade deras synförlust?,

en ny studie ledd av Bruno Simões, Emma Teeling och kollegor har undersökt denna fråga i utvecklingen av färgseende gener över en stor och varierande grupp av bat arter.

de visar att det populära uttrycket att vara ”blind som en fladdermus” verkligen inte håller sant. Vissa fladdermöss som har den mest avancerade typen av ekolokalisering verkar ha handlat UV-vision för utsökt hörsel, och alla fladdermöss som inte ekolokerar men bor i grottor har också förlorat UV-vision. Detta tyder på att inte alla fladdermöss är blinda, men vissa har säkert valt andra sinnen över synen.,

”fladdermöss sensoriska förmågor har länge varit en källa till fascination för evolutionsbiologer”, säger Emma Teeling, motsvarande författare till studien, som visas i den avancerade online-upplagan av tidskriften Molecular Biology and Evolution. ”Med hjälp av fylogenetik och molekylärbiologi kan vi nu gräva djupare in i det evolutionära priset för att förvärva ekolokalisering och nocturnalitet.”

fladdermöss är inte bara de enda däggdjur som verkligen kan flyga, men också de enda som förlitar sig på ekolokalisering för att göra sin väg på att hitta byte i mörkret., Det har länge hävdats av forskare att kompromisser till bat vision gjordes som ett resultat av detta att få denna unika nattliga sensoriska anpassning.

för att bättre förstå källorna till dessa kompromisser utförde forskargruppen DNA-sekvensering och analyserade nyckelvisionsgenerna i fladdermöss, inklusive SWS1 (kort våglängd känslig, för blått / UV-ljus) och MWS/LWS (medium eller lång våglängd känslig, för grönt, gult och rött ljus) opsin gener.

en opsin-gens jobb är att göra de ljuskänsliga näthinnans proteiner som kan göra fotoner av ljus till syn för att se särskilda våglängder., Forskningsgruppens opsin – genanalyser undersökte den största datauppsättningen hittills i fladdermöss, som representerar 20 av 21 bat befintliga familjer som främst valdes för sina olika ekolokaliseringstyper och ekologiska nischer.

i studien har författarna, bland de 111 undersökta arterna, visat att förlusten av SWS1 – genfunktionen är vanligare hos fladdermöss än tidigare trodde och föreslår att detta kan vara förknippat med antagandet av grottröst som först spåras tillbaka till nästan 30 miljoner år sedan., De fann olika mutationer i bat genomer som utförde SWS1-genfunktionen, med en helt icke-funktionell gen som finns i två arter.

totalt sett finns det en spektral finjustering som hände med deras vision att helt förlora kort våglängd synligt ljus i de blå / UV-våglängderna i 26 av de 111 undersökta arterna. De fann att för majoriteten av gamla världen, cave roosting fladdermöss har en icke-funktionell SWS1 opsin.

urval på den blåkänsliga SWS1-opsingenen visade sig dock variera signifikant mellan bat-arter., Forskargruppen fann bevis på flera genetiska mutationer där olika bat-arter har förlorat funktionen av SWS1-genen. För att identifiera dessa genetiska rötter använde de fylogenetiska analyser för att bygga genträd baserat på SWS1-resultaten och jämförde signaturer av urval mellan olika ekologiska nischer, såsom ekolokering mot icke-ekolokerande arter och grottrotning mot icke-grottrotning.,

”vårt arbete stöder tidigare hypoteser som tyder på pseudogenisering av SWS1 opsin kan relateras till antagandet av avancerad ekolokalisering (hög duty cycle) och, cave roosting vanor”, säger Teeling.

När SWS1-genen är närvarande och arbetar bekräftade författarna att det ger fladdermöss förmågan att se i UV-ljus.

”vår spektral tuning analys av de 11 platser som ansvarar för ljuskänslighet i SWS1 opsin genen i både förfäders och bevarade bat arter, ge ytterligare stöd för förekomsten av UV-vision i fladdermöss,” sade Teeling., ”I sluten baldakin är skogslevande däggdjur en UV-känslig SWS1 opsin associerad med en nattlig livsstil. Dessutom visar våra resultat att detta visuella pigment har varit UV-känslig i alla fladdermöss sedan de först avvikit från andra placenta däggdjur om 78 MYA.”

viktigt är att de nya uppgifterna klargör att förlusten av SWS1-genfunktionen inte alltid är förknippad med förvärvet av avancerad ekolokalisering, vilket tidigare har föreslagits.,

för de andra visuella generna fann de att bland de 45 undersökta arterna är MWS/lws opsin-genen mycket bevarad över lineages och under starkt evolutionärt tryck för att behålla sin funktion.

”Våra spektrala tuning analys av 5 aminosyror platser som ansvarar för λ max visade att en majoritet av bat MWS/LWS visuella pigment är inställda på en lång våglängd (~555 – 560nm),” sade Teeling., ”Detta tyder på att trots förvärvet av laryngeal echolocation och en lång historia av nocturnalitet har MWS/lws opsin-genen utvecklats under mycket stark funktionell begränsning i fladdermöss.”

” fladdermöss är inte blinda, med de flesta arter som kan se i både UV-och mittområdet i färgspektrumet. Detta tyder på att visionen fortfarande är ett viktigt medel för sensorisk uppfattning även vid echolocating, nattliga fladdermöss., Förvärvet av den mest avancerade typen av ekolokalisering sammanfaller emellertid med förlust av UV-syn i de flesta fladdermöss och överraskande cave-roosting Driver förlust av UV-syn i de icke-ekolokerande linjerna. Detta tyder på att sensoriska avvägningar är mer komplexa som tidigare betraktats och att fladdermöss fortfarande gör fascinerande ämnen för att förstå utvecklingen av däggdjurs sensome!”

denna studie ger ett starkt bidrag till den pågående vetenskapliga debatten om vikten av färgvision för nattliga djur.