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研究人员追踪果蝇的视觉进化

视觉光色素视紫红质的功能及其在视网膜中的作用以促进视觉是很好理解的。然而,关于这个蛋白质家族(视蛋白)的其他生物学功能仍存在疑问,这对我们理解几种进化途径有影响。现在,由哥廷根大学领导的一个国际研究小组已经证明了视觉外视网膜的其他功能,这提供了眼睛如何进化的见解。他们的研究发表在Current Biology上。

视觉依赖于视紫红质,视紫红质是由与“视黄醛”(一种来自维生素A的小分子)结合的蛋白质(视蛋白)制成的。这种分子在被光刺激时会改变其结构,使我们能够看到:没有视网膜,感光细胞死亡,没有视力。有趣的是,在果蝇果蝇中,同样的视蛋白能使视力发生在耳朵中。因此,哥廷根大学细胞神经生物学系和分子与细胞物理研究所的研究人员询问这些听觉受体是否对光敏感,即这种蝇的耳朵是否也能感知到光?

研究人员很快发现苍蝇的耳朵无法作为眼睛发挥作用。然而,研究人员推断的是视蛋白的全新功能,不依赖于视网膜分子和眼睛的功能。他们通过各种实验使果蝇无法获得维生素A来测试这一点:服用维生素A的饮食;破坏介导维生素A摄入肠道细胞的转运蛋白;阻断将维生素A转化为视黄醛的酶。这使昆虫失明,但他们没有聋。

研究人员与美国同事一起操纵了视蛋白,使他们不再与视网膜结合。正如预期的那样,这使苍蝇失明,但他们的听力仍然完好无损。这表明果蝇需要视蛋白(但不是视网膜)用于听觉,为光色素蛋白的功能增加了新的转折点。当科学家们观察那些在眼睛中将光激活的视网膜再循环回光敏形式的酶时,真正的惊喜就来了。所有这些酶都发生在苍蝇的耳朵和眼睛中,并且对于听觉是必不可少的,即使听力没有视网膜。因此,不仅视蛋白,而且所有视网膜酶都具有独立于视觉的其他重要生物学功能。

秒速飞艇官网“从进化的角度来看,这非常引人注目,”该研究的第一作者Radoslaw Katana博士解释道。“视觉和听觉的受体细胞来自共同的祖先细胞,它们似乎甚至在视觉和听觉之前就已经使用了视蛋白和视网膜酶。脊椎动物也是如此:视蛋白发生在机械感受器细胞和许多视网膜酶在整个进化过程中基本保持不变,也与人类听觉有关。“

“眼睛中的视网膜周期是最彻底研究的生物信号级联反应,”MartinGöpfert教授评论道。“现在看来它的分子成分最初与眼睛或光无关,彻底改变了我们对视觉早期进化的理解。”

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