趙華斌課題組發(fā)表封面文章揭示蝙蝠感覺(jué)系統(tǒng)的進(jìn)化機(jī)制
8月29日，生態(tài)學(xué)系趙華斌教授課題組在動(dòng)物進(jìn)化生物學(xué)的研究方向取得新進(jìn)展，相關(guān)論文作為封面文章發(fā)表于英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊《Proceedings of the Royal Society B：Biological Sciences》（IF=5.611）。論文題目為：Testing the sensory tradeoff hypothesis in New World bats；論文鏈接：http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/285/1885/20181523
蝙蝠是唯一能夠飛行的哺乳動(dòng)物，具有許多特化的表型，包括復(fù)雜而多樣的感覺(jué)系統(tǒng)；蝙蝠的感覺(jué)系統(tǒng)有回聲定位、視覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)等。大部分蝙蝠具有回聲定位系統(tǒng)，其中的少數(shù)種類(lèi)演化出更發(fā)達(dá)的恒頻回聲定位系統(tǒng)。前期的研究表明，大多數(shù)蝙蝠具有雙色覺(jué)，而具有恒頻回聲定位的舊大陸蝙蝠丟失了雙色覺(jué)，即色盲；并由此提出了感覺(jué)代償（sensory tradeoff）假說(shuō)：由于感覺(jué)系統(tǒng)的維持需要大量的能量供應(yīng)，恒頻回聲定位的產(chǎn)生可以部分取代色覺(jué)功能，并導(dǎo)致了雙色覺(jué)的丟失。
生活于新大陸的帕氏髯蝠與生活于舊大陸的菊頭蝠和蹄蝠獨(dú)立演化出恒頻回聲定位系統(tǒng)，是趨同演化的典型案例，可以用來(lái)檢驗(yàn)感覺(jué)代償?shù)倪M(jìn)化事件能不能重復(fù)出現(xiàn)。因此，課題組將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向了新大陸蝙蝠；該類(lèi)群不僅有獨(dú)立演化出恒頻回聲定位的帕氏冉蝠，還有演化出紅外感知系統(tǒng)的吸血蝙蝠。通過(guò)基因測(cè)序和比較、基因進(jìn)化歷史的重建、祖先基因序列的推演、假基因時(shí)間的估算等分析后，課題組發(fā)現(xiàn)帕氏髯蝠短波視蛋白基因SWS1存在新的遺傳多態(tài)性：一個(gè)等位基因是完整的，而另一個(gè)等位基因卻是假基因；這種多態(tài)性在動(dòng)物短波視蛋白的研究中是首次報(bào)道的。假基因化的SWS1意味著雙色覺(jué)的喪失，而獨(dú)立演化出恒頻回聲定位的舊大陸蝙蝠（菊頭蝠科和蹄蝠科）和新大陸蝙蝠（帕氏髯蝠）都丟失了雙色覺(jué)，說(shuō)明同樣的進(jìn)化事件可以重復(fù)出現(xiàn)，進(jìn)一步支持了感覺(jué)代償假說(shuō)。課題組還發(fā)現(xiàn)，全世界僅有的三種吸血蝙蝠全部丟失了雙色覺(jué)。由于吸血蝙蝠是唯一演化出紅外感知系統(tǒng)的哺乳動(dòng)物，課題組提出了一種新的感覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)化機(jī)制：紅外感知能力的產(chǎn)生可能導(dǎo)致了動(dòng)物色覺(jué)功能的丟失。除了基因序列的證據(jù)，該研究還強(qiáng)調(diào)了基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)數(shù)據(jù)是判斷基因功能是否丟失的重要依據(jù)。
我院博士生武進(jìn)偉和焦恒武同學(xué)為共同第一作者，趙華斌和盧琴為共同通訊作者，武漢大學(xué)為第一完成單位。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（91331115, 31722051）的資助。
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