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赵华斌课题组发表封面文章揭示蝙蝠感觉系统的进化机制
时间:2018-08-29 17:32:24 阅读量:
  8月29日,生态学系赵华斌教授课题组在动物进化生物学的研究方向取得新进展,相关论文作为封面文章发表于英国皇家学会会刊《Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences》(IF=5.611)。论文题目为:Testing the sensory tradeoff hypothesis in New World bats;论文链接:http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/285/1885/20181523
  蝙蝠是唯一能够飞行的哺乳动物,具有许多特化的表型,包括复杂而多样的感觉系统;蝙蝠的感觉系统有回声定位、视觉、味觉、嗅觉和听觉系统等。大部分蝙蝠具有回声定位系统,其中的少数种类演化出更发达的恒频回声定位系统。前期的研究表明,大多数蝙蝠具有双色觉,而具有恒频回声定位的旧大陆蝙蝠丢失了双色觉,即色盲;并由此提出了感觉代偿(sensory tradeoff)假说:由于感觉系统的维持需要大量的能量供应,恒频回声定位的产生可以部分取代色觉功能,并导致了双色觉的丢失。
  生活于新大陆的帕氏髯蝠与生活于旧大陆的菊头蝠和蹄蝠独立演化出恒频回声定位系统,是趋同演化的典型案例,可以用来检验感觉代偿的进化事件能不能重复出现。因此,课题组将关注点转向了新大陆蝙蝠;该类群不仅有独立演化出恒频回声定位的帕氏冉蝠,还有演化出红外感知系统的吸血蝙蝠。通过基因测序和比较、基因进化历史的重建、祖先基因序列的推演、假基因时间的估算等分析后,课题组发现帕氏髯蝠短波视蛋白基因SWS1存在新的遗传多态性:一个等位基因是完整的,而另一个等位基因却是假基因;这种多态性在动物短波视蛋白的研究中是首次报道的。假基因化的SWS1意味着双色觉的丧失,而独立演化出恒频回声定位的旧大陆蝙蝠(菊头蝠科和蹄蝠科)和新大陆蝙蝠(帕氏髯蝠)都丢失了双色觉,说明同样的进化事件可以重复出现,进一步支持了感觉代偿假说。课题组还发现,全世界仅有的三种吸血蝙蝠全部丢失了双色觉。由于吸血蝙蝠是唯一演化出红外感知系统的哺乳动物,课题组提出了一种新的感觉系统进化机制:红外感知能力的产生可能导致了动物色觉功能的丢失。除了基因序列的证据,该研究还强调了基因和蛋白质的表达数据是判断基因功能是否丢失的重要依据。
  我院博士生武进伟和焦恒武同学为共同第一作者,赵华斌和卢琴为共同通讯作者,武汉大学为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金(91331115, 31722051)的资助。