发现深海深处的鱼具有色觉

国际研究人员小组发现了一个以前未知的视觉系统，该系统可能会在假定动物是色盲的深水暗处实现色觉。该研究发表在2019年5月10日的《科学》杂志的封面上。

马里兰大学生物学教授，该论文的合著者卡伦·卡尔顿说：“这是第一篇研究多种鱼类并发现其视觉系统具有多用途和可变性的论文。”“决定我们的眼睛光谱的基因很敏感，最终成为一组可变性更高的基因，比我们预期的更快地导致更大的视觉系统进化。”

脊椎动物的眼睛使用两种类型的感光细胞来观察-视锥细胞和视锥细胞。视锥细胞和视锥细胞都含有称为视蛋白的光敏颜料，它们吸收特定波长的光并将其转换为大脑将其解释为颜色的电化学信号。在感光细胞中表达的视蛋白的数量和类型决定了动物感知的颜色。

在这项新研究之前，已经接受了视锥负责颜色视觉，而视杆负责检测昏暗条件下的亮度。这项新工作并不完全是这种情况。通过分析101条鱼的基因组，研究人员发现某些鱼包含多个杆视蛋白，这增加了它们具有杆基色觉的可能性。

锥体通常包含表达多种视蛋白的基因，这就是为什么它们被用于彩色视觉的原因。但是它们不像棒那样敏感，棒可以检测单个光子，并用于弱光视觉。在99%的脊椎动物中，杆仅表达一种类型的光敏视蛋白，这意味着绝大多数脊椎动物在弱光条件下是色盲的。

大多数深海鱼类的视力也遵循相同的模式，但新的研究发现了一些引人注目的例外。通过分析生活在浅水深至6,500英尺深的鱼杆和视锥细胞中表达视蛋白的基因，研究人员发现了13条带有视杆的鱼，其中包含多个视蛋白基因。其中的四个，全部是深海鱼类，含有三个以上的视杆蛋白视杆蛋白基因。

最引人注目的是多刺银鳍鱼，它具有令人惊讶的38个视杆蛋白基因。这比研究人员在其他鱼类的视锥细胞中发现的视蛋白要多，并且在任何已知脊椎动物中发现的视蛋白数量最多。(相比之下，人类的视野使用了四个视蛋白)。另外，在多刺银鳍鱼中发现的棒视蛋白对不同波长敏感。

“这真是令人惊讶，”卡尔顿说。“这意味着多刺银鳍金枪鱼的视觉能力与我们想象的完全不同。因此，问题是，这有什么好处?这些鱼能将这些光谱不同的视蛋白用于什么?”

卡尔顿认为答案可能与发现正确的猎物有关。长期以来，人们一直认为生活在很深水中的动物不需要色觉，因为只有蓝光可以穿透600英尺深。但是，尽管缺乏阳光，但深海并非没有色彩。许多生活在黑暗中的动物通过生物发光产生自己的光。

这项新研究发现，在具有多个杆视蛋白的鱼中，视蛋白的特定波长被调整为与共享栖息地的生物发光生物发出的光谱重叠。

卡尔顿说：“可能是他们的视线高度适应了它们捕食的不同物种发出的不同颜色的光。”

重要的是要注意，发现具有超过三个杆视蛋白的四种鱼类是无关的物种。这表明基于棒的色觉(可以被认为是深水色觉)独立地进化了多次，必须赋予生存一些益处。

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