昆明动物所揭示翼手目暗视觉适应性机制

来源：昆明动物研究所   发布者：张荐辕   日期：2015-07-03  

翼手目（蝙蝠）是夜行性动物，在不同的蝙蝠种类中存在着显著的感觉分化：食虫蝙蝠主要依赖回声定位来导航、捕食，其眼睛退化，而旧大陆果蝠没有回声定位能力，其眼睛很发达，主要依赖视觉和嗅觉来寻找食物。前期研究中，中国科学院副院长、中国科学院院士、中国科学院昆明动物研究所研究员张亚平课题组发现视觉通路中CRX，RHO和SAG这三个基因在旧大陆果蝠和墓蝠（食虫蝙蝠，视觉未退化）中发生了趋同进化，提示复杂性状的适应性进化需要一系列基因参与。 　　 为进一步系统地揭示翼手目暗视觉适应性机制，昆明动物所张亚平课题组与胡新天课题组、中科院武汉物理与数学研究所研究员徐富强课题组联合攻关，并在副研究员沈永义的带领下，博士研究生刘鹤群、魏景宽和李博首先利用锰离子增强磁共振成像（MEMRI）技术扫描蝙蝠大脑结构，对比各种蝙蝠视觉和听觉系统的结构差异，发现旧大陆果蝠具有较大的上丘（参与视觉信息处理），其上下丘体积比约3:1，食虫蝙蝠具有较大的下丘（参与听觉信息的处理），其上下丘体积比约为1:7，揭示了翼手目动物暗视觉分化的脑结构基础；随后，利用闪光诱发电位技术对蝙蝠的视觉能力进行了量化，发现它们绝对光感知阈值为：旧大陆果蝠>墓蝠>中菊头蝠（小蝙蝠亚目，回声定位），反映这些不同蝙蝠物种的视觉能功能的差异。最后，利用转录组测序技术（RNA-seq）对5种蝙蝠的视网膜转录组进行测序，从序列变异（正选择、趋同/平行进化）和表达两方面进行了适应性信号检测，并发现墓蝠眼部基因的转录组水平表达模式和狐蝠科更为相近。这项研究从结构、功能和分子机制等多角度系统地阐述了翼手目暗视觉分化的机制，为复杂性状的适应性机制的研究提供了示范。 该研究成果近期在Scientific Reports上在线发表。

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