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早期哺乳动物如何进化夜视以避免掠食者

早期的哺乳动物在侏罗纪时期爆发性地进化,适应了夜间生活方式,而恐龙是白天的主要捕食者。这些早期哺乳动物如何进化夜视以寻找食物并生存一直是一个谜,但是发表在《发育细胞》上的一项新研究表明,哺乳动物眼中对光极其敏感的视杆在这段时间内从探测颜色的视锥细胞发育而来,哺乳动物在弱光条件下处于优势。

圆锥细胞专门用于某些波长的光,以帮助动物检测颜色,而棒甚至可以检测单个光子,并且专门用于弱光视觉。“大多数哺乳动物的视网膜视杆是主要的,但是如果看鱼类,青蛙或鸟类,则绝大多数是视锥细胞为主的,因此进化的问题一直是,'发生了什么?'”美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的美国国立眼科研究所(National Eye Institute)的视网膜生物学家。“我们已经进行了很长时间的研究,以了解杆和锥发展背后的基本机制。”

Swaroop和他的同事先前所做的工作表明,称为NRL的转录因子通过抑制与视锥细胞发育有关的基因,将视网膜中的细胞推向成熟。Swaroop说:“我们开始怀疑,短波锥在进化过程中是否被转化为棒。”

来自小鼠视网膜的切片中的圆锥形感光体(绿色)。视网膜中的大多数感光细胞(97%)是棒状(黑色)。黑色顶层是视网膜色素上皮。信用:金正雄

为了研究棒在哺乳动物中的起源,Swaroop和他的团队检查了从处于不同发育阶段的小鼠身上提取的棒和视锥细胞。生物体胚胎发育的细节通常揭示出其进化祖先所具有的特征。考虑一下,例如,人类胚胎最初是如何形成g状裂口和尾巴的。

研究人员发现,在小鼠出生后两天的早期阶段,发育中的杆状细胞表达的基因通常在成熟的短波长视锥细胞中可见(在其他动物中用于检测紫外线)。当研究人员检查小鼠纯化的杆状细胞的表观遗传学时,他们发现这些方面在小鼠出生后十天的发育后期被组蛋白和DNA甲基化所抑制。

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