蝌蚪在变成青蛙时,视觉会发生惊人的变化

【字体: 时间:2022年06月29日 来源:BMC Biology

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  蝌蚪在水下视力很好,但当它们变成青蛙,主要生活在陆地上时,会发生什么呢?约克大学和其他几家机构的研究人员对这个问题的答案感到好奇,他们发现蝌蚪的眼睛经历了数量惊人的变化。我们已经知道蝌蚪在变成青蛙的过程中会经历生理上的蜕变,但不知道它们的视觉在整个生命阶段是如何在分子水平上适应一个截然不同的环境的。

  
蝌蚪在水下视力很好,但当它们变成青蛙,主要生活在陆地上时,会发生什么?约克大学和其他几家机构的研究人员对这个问题的答案感到好奇,他们发现蝌蚪的眼睛经历了数量惊人的变化。

我们已经知道蝌蚪在变成青蛙的过程中会经历生理上的蜕变,但不知道它们的视觉在整个生命阶段是如何在分子水平上适应一个截然不同的环境的。

约克大学的助理教授Ryan Schott在理学院研究脊椎动物的视觉系统,他和一个国际研究团队一起检查了南方豹蛙的眼睛,以找出它们是否发生了变化,以及它们是如何发生变化的。

“在水下看和在陆地上看是不一样的。水下的光线可以有更多的红色投射,特别是在池塘里有很多青蛙生活,而陆地上的光线是蓝色的。水下和陆地上的光照量也不同。在一种环境中看得清楚的动物在另一种环境中可能看不清楚。我们感兴趣的是,究竟发生了什么变化,让动物从水下看到陆地上,”肖特说,他领导了这项研究,也是通讯作者。

“适应性解耦假说提出,那些因变形而有不同生命阶段的动物,比如毛毛虫到蝴蝶,或者蝌蚪到青蛙,可能更能适应不同的环境。”

研究人员利用RNA测序技术探索了豹蛙蝌蚪和幼蛙眼睛中基因表达的变化,使他们能够看到基因表达的水平,或哪些基因在眼睛中被打开。他们还使用显微分光光度法来测量眼睛中的感光细胞在不同的生命阶段对光谱中较红或较蓝的部分更敏感。这些感光细胞通过视网膜将光信号发送到大脑,正是这些细胞让动物(包括人类)看到东西。

他们的发现让他们大吃一惊。Schott说:“我们在他们的眼睛中发现的基因表达水平在整个生命阶段的差异远远高于预期,其中很大一部分是直接与视觉有关的基因,这是一个令人兴奋的结果。”

他们发现,一旦蝌蚪变成青蛙,它们眼睛里42%的基因发生了变化,表达出现了差异。

包括来自史密森学会、康奈尔大学、英国伦敦自然历史博物馆、加州科学院和德克萨斯大学阿灵顿分校的研究人员在内的研究团队还发现,控制视觉功能和发育的基因(包括光谱灵敏度和透镜组成)变化最大。

蝌蚪的眼睛已经改变,适应了在蓝色光线环境下看得更好,因为它们变成了生活在陆地上的豹蛙幼崽,而蝌蚪时期生活在淡水栖息地的红色光线环境中。

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