斑马鱼看得比我们还清楚!它们有四种视觉锥状细胞

斑马鱼有四种视觉锥状细胞

非哺乳类脊椎动物可能会用一种比人类更简单、更有效的方式来解读颜色和灰度讯息。神经科学教授汤姆·巴登和他在苏塞克斯大学实验室的同事们正在研究斑马鱼是如何对不同波长或颜色的光做出反应和解码的。

巴登教授说:“斑马鱼与人类不同,它有四种锥状细胞,这是视网膜上对光线做出反应的特殊神经元细胞,这四种类型分别为红、绿、蓝和紫色,原以为我们所见的应该会按照细胞上的去呈现,例如红色应该对红色的光做出反应,绿色应该对绿色的光做出反应,但我们发现事实并非如此。”

巴登教授和他的团队与德国Tübingen大学和美国德克萨斯州贝勒医学院的研究人员合作,首次对脊椎动物光感受器的“颜色调节”进行了直接的活体测量,他们发现斑马鱼能够以一种比人类更简单的方式去解读颜色,这项研究发表在《科学进展》杂志上,描述了“红色锥状细胞”对亮度(即黑色或白色)的反应。巴登教授解释说:“在基本原理上,色彩视觉需要视觉回路将亮度从颜色讯息当中分离出来,在自然界中,这些细胞从根本上是纠缠在一起的,所以解开它们并不是一件简单的任务,在某些情况下,这可能需要相当多的神经元。”

脊椎动物的“视觉起源”

“以人类视觉细胞来观察可以发现其中一些神经细胞分布在眼睛和大脑各处,但我们仍远未了解,相反地斑马鱼早就解决了这个问题,也就是它们光感受器的突触。”巴登教授从进化的角度解释说,这种“鱼的策略”很可能更接近脊椎动物的“视觉起源”。

相比之下,在有恐龙的时代,早期的哺乳动物祖先已经逃到森林当中过着夜行的生活,因此在这个过程当中,它们失去了除了两种锥状视觉细胞以外的视觉细胞,这演化过程导致大多数哺乳动物是只有双色的视觉细胞,也就是只能看到两种颜色。狗、猫、马,甚至仓鼠和老鼠,都只能区分蓝色和绿色,但没有任何一种动物能轻易区分绿色和红色,因此,它们看到的世界可能与红绿色盲的人的颜色相似。

晚期才发展三色视觉细胞

人类以及大猩猩的进化谱系与其他哺乳动物不同,我们在晚期渐渐才进化成三色视觉细胞,恢复了过去一些失去的色觉能力。

巴登教授说:“我们的研究基本上表明像斑马鱼这样的脊椎动物,以及大多数非哺乳动物,比如其他鱼类、鸟类、爬行动物和两栖动物,实际上可以在第一个视觉突触上解决这个基本的颜色谜题。”

这项研究还参考了昆虫,因为苍蝇也有四个这样的“视觉锥状细胞”,这与斑马鱼是采用完全相同的机制,尽管它们两者是完全独立进化的。

总之,这篇论文表明,人类的蓝黄视觉细胞确实很古老,但我们至少和能看到所有颜色的脊椎动物有一些共同特征。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/shengwu/1698.html