更新教科書?有些深海怪魚的視力好得驚人
今日,頂尖學術期刊《科學》上發表了一項刷新認知的研究:在目前的主流印象裡,生活在深海的生物大多是“瞎子”。然而這篇論文卻發現,一些深海怪魚的視力好得驚人!“它動搖了關於深海視覺的教條!”一名研究視覺演化的專家在《科學》雜誌的專文評述中說道。
▲本研究登上了最新一期《科學》的封面(圖片來源:Danté Fenolio/DEEPEND/Gulf of Mexico Research Initiative)
初看之下,這一發現的確反常識。在海面的1000米下,是一片連陽光都無法抵達的神秘之地。在這樣的環境下,許多魚類的眼睛會在幾代後出現明顯退化,甚至消失。這一發現早就被寫進了教科書,為普通百姓所熟知。
那今天的《科學》封面研究是怎麼一回事?
原來在過去15年裡,研究深海的科學家們發現即便是在陽光無法企及的深海,也依舊存在極其微弱的光,它們來自生活在深海的細菌、蝦類、甚至是魚類發出的閃光。它們為什麼會發出微光,難道有生物能探測到這些光嗎?
▲作為一種深海魚類,燈籠魚(lanternfish)是深海的光源之一(圖片來源:Dr。 Wen-Sung Chung, University of Queensland, Australia)
為了回答這些問題,研究人員們做了一項大規模的實驗。從水面到2000米的深海,他們收集了101種生活在不同深度的魚類,並通過全基因組測序技術,尋找其中能表達RH1視蛋白(opsin)的基因。
為啥要檢測視蛋白呢?原來它正是脊椎動物中的“感光元件”。不同的視蛋白能吸收不同波長的光,並告訴大腦,看到的是什麼顏色。因此,在感光細胞中表達的視蛋白數量和類型,決定了動物的感光能力。
而RH1正是弱光環境專屬的視蛋白。如果沒有它的存在,包括人類在內,許多脊椎動物就會變成“夜盲”,無法在黑暗環境中看清周圍。
順著這個思路,我們可以推斷,如果深海魚類想要捕捉到環境中的微光,RH1一定很多。
而研究結果也不出科學家們所料。在分析的101種魚類裡,有4種深海魚類含有5條以上的RH1基因(人類只有1條RH1基因)。更有一種叫做銀色洞鰭鯛(Diretmus argenteus)的深海魚類體內具有38條RH1基因!
▲四種含有5條以上RH1基因的深海魚類,最上面的是銀色洞鰭鯛(圖片來源:Pavel Riha, University of South Bohemia, Ceske Budejovice, Czech Republic)
“這在脊椎動物中前所未聞!”另一名生物學家在《科學》專文評述中感嘆道。
本研究最令人驚訝的地方還在後頭——研究人員們發現,深海魚類的RH1基因功能並不是完全重複的!在一系列的突變下,這些基因編碼的視蛋白好像經過了“微調”,能夠識別不同的藍光和綠光。
▲深海魚類中找到的視蛋白,能夠識別不同波長的光(圖片來源:參考資料[2])
而且,研究中涉及到的這4種魚類從演化上看,來自3個不同的分支。這是什麼概念呢?也就是說,不同的深海魚類祖先,不約而同地演化出了那麼多視蛋白。如果一次還能說是偶然,出現三次還屬於偶然的概率就太小了。換句話說,它在演化上一定有其重要意義。
我們永遠無法以魚類的視角去感知這個世界。但基於這項研究,我們對深海魚類的視覺有了全新的認識。也許陽光無法抵達的深海,在魚類的眼中,是一片充滿生機的色彩斑斕之地。這項研究也提醒我們,生命充滿了可能,而大自然中還有太多未知等著我們去探索。