Seeschlangen haben durch seltene genetische Evolution das Farbsehen wiederhergestellt

Zusammenfassung: Eine neue Studie zeigt, dass sich Nassaale im Laufe der Evolution dazu entwickelt haben, eine größere Farbpalette wahrzunehmen als ihre Vorfahren.

Frühe Aale verloren ihr Farbsehen, als sie sich an einen Lebensstil bei schwachem Licht gewöhnten, aber Meeresaale, die in helleren Meeresumgebungen leben, haben ihr Farbsehen wiedererlangt.

Zwei von vier intakten Kopien des SWS1-Opsin-Gens der Schlange haben eine neue Empfindlichkeit gegenüber den längeren Wellenlängen entwickelt, die in Meereslebensräumen vorherrschen, was eine bessere Farbunterscheidung ermöglicht.

Wichtige Fakten:

1. Der Ringelaal verfügt über vier intakte Kopien des SWS1-Opsin-Gens, von denen zwei eine neue Empfindlichkeit gegenüber längeren Wellenlängen entwickelt haben.
2. Diese Anpassung ermöglicht es Seeschlangen wahrscheinlich, potenzielle Raubtiere, Beutetiere oder Partner vor farbenfrohen Meereshintergründen besser zu unterscheiden.
3. Das Wiederauftreten des Farbsehens bei Seeschlangen steht im Gegensatz zur Entwicklung von Opsin bei Säugetieren wie Fledermäusen, Delfinen und Walen, die mehr Opsinverluste erlitten haben, um sich an schwaches Licht und aquatische Umgebungen anzupassen.

Quelle: Oxford University Press, USA

neues Papier rein Genombiologie und Evolution Er fand heraus, dass der Ringalaal, eine Giftschlangenart, die in den Meeresgewässern Australiens und Asiens vorkommt, sich offenbar dahingehend entwickelt hat, eine erweiterte Farbpalette zu sehen, nachdem seine Vorfahren diese Fähigkeit als Reaktion auf veränderte Umweltbedingungen verloren hatten.

Das Farbsehen bei Tieren wird hauptsächlich durch Gene bestimmt, die als visuelle Opsine bezeichnet werden. Während es während der Evolution der Tetrapoden (die Gruppe umfasst Amphibien, Reptilien und Säugetiere) mehrfach zu Verlusten von Opsin-Genen kam, ist die Entstehung neuer Opsin-Gene äußerst selten.

Vor dieser Studie schien die einzige Evolution neuer Opsin-Gene innerhalb von Reptilien bei verschiedenen Arten stattgefunden zu haben HubschrauberEine Viperngattung aus Südamerika.

Diese Studie verwendete ein veröffentlichtes Referenzgenom, um sichtbare Opsin-Gene bei fünf ökologisch unterschiedlichen Schlangenarten zu untersuchen.

Die Geschichte der Elapiden, einer Schlangenfamilie, zu der neben Kobras und Mambas auch Ringelaale gehören, bietet die Möglichkeit, die molekulare Evolution von Sehgenen zu untersuchen.

Frühe Schlangen verloren im Dämmerlichtstadium zwei ihrer sichtbaren Opsin-Gene und konnten nur eine sehr begrenzte Farbpalette wahrnehmen.

Allerdings leben einige ihrer Nachkommen jetzt in helleren Umgebungen; Sogar zwei große Abstammungslinien sind in den letzten 25 Millionen Jahren von terrestrischen in marine Umgebungen übergegangen.

Dabei stellten die Forscher fest, dass der Ringelaal vier intakte Kopien des Opsin-Gens besaß SWS1. Zwei dieser Gene haben eine uralte Empfindlichkeit gegenüber ultraviolettem Licht, und zwei haben eine neue Empfindlichkeit gegenüber längeren Wellenlängen entwickelt, die in Meereslebensräumen vorherrschen.

Die Autoren der Studie glauben, dass diese Empfindlichkeit den Schlangen eine bessere Farbunterscheidung ermöglichen könnte, um Raubtiere, Beute und/oder potenzielle Partner vor farbenfrohen Meereshintergründen zu unterscheiden.

Dies unterscheidet sich erheblich von der Entwicklung von Opsinen bei Säugetieren wie Fledermäusen, Delfinen und Walen während ökologischer Übergänge; Sie erlitten mehr Opsinverluste, als sie sich an aquatische Umgebungen und schwaches Licht anpassten.

„Frühe Schlangen verloren aufgrund ihres gedämpften Lebensstils bei schlechten Lichtverhältnissen einen Großteil ihrer Fähigkeit, Farben zu sehen“, sagte der Hauptautor der Studie, Isaac Rossetto.

Allerdings bewohnen die Nachkommen ihrer Seeschlangen heute viel hellere und spektral komplexere Meeresumgebungen. Wir glauben, dass die jüngste Genduplikation die Farbpalette, die Seeschlangen sehen können, erheblich erweitert hat.

„Als Referenz: Wir Menschen haben eine ähnliche Farbempfindlichkeit, während Katzen und Hunde teilweise farbenblind sind wie die frühen Schlangen.“

Über diese Neuigkeiten aus der Optik-Neurowissenschaft und der Genetik-Forschung

Autor: Daniel Lösser
Quelle: Oxford University Press, USA
Kommunikation: Daniel Loesser – Oxford University Press, USA
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: offener Zugang.
„Funktionelle Verdoppelung kurzwellenempfindlicher Opsine bei Seeschlangen: Hinweise auf eine erweiterte Farbempfindlichkeit nach der Regression der Vorfahren.Geschrieben von Isaac Roseto et al. Genombiologie und Evolution

eine Zusammenfassung

Funktionelle Duplikation von kurzwellenempfindlichen Opsinen bei Seeschlangen: Hinweise auf eine erweiterte Farbempfindlichkeit nach der Abstammung der Vorfahren.

Das Farbsehen wird durch alte und spektral unterschiedliche Zapfenopsine vermittelt. Obwohl es während der Evolution von Tetrapoden zu mehrfachen Verlusten von Opsin-Genen kam, gibt es nur äußerst wenige Belege für einen Opsin-Gewinn durch funktionelle Duplikation.

Frühere Studien haben gezeigt, dass einige Augenseeschlangen durch Veränderungen an wichtigen Spektralmodulator-Aminosäurestellen des kurzwelligen Opsin-1-Gens (SWS1) eine erhöhte „UV-Blau“-Empfindlichkeit erworben haben.

Hier verwenden wir das FAST-Referenzgenom, um zu zeigen, dass der molekulare Ursprung dieser Anpassung eine Wiederholung und eine enge Wiederholung des SWS1-Gens im gesamten Meer beinhaltete. Hydrophis cyanocinctus. Diese Art besitzt vier intakte SWS1-Gene; Zwei dieser Gene haben eine uralte Empfindlichkeit gegenüber ultraviolettem Licht, und zwei haben eine Empfindlichkeit, die von den längeren Wellenlängen herrührt, die in Meereslebensräumen vorherrschen.

Wir schlagen vor, dass diese deutliche Erweiterung des Opsin-Repertoires von Seeschlangen den angestammten Verlust von zwei mesopelagischen Opsinen bei den ältesten Schlangen funktionell ausgleicht (Licht-Licht-Anpassung). Dies stellt einen starken Kontrast zur Entwicklung von Opsinen während ökologischer Übergänge bei Säugetieren dar.

Wie Schlangen verloren frühe Säugetiere zwei Zapfen-Photoepigmente; Abstammungslinien wie Fledermäuse und Wale erlitten jedoch weitere Opsinverluste, da sie sich an Umgebungen mit schwachem Licht anpassten.