Τα είδη θαλάσσιων φιδιών μπορεί να ανακτούν την έγχρωμη όραση

Για τα ακυρωμένα θαλάσσια φίδια, δεν ήταν πάντα δυνατό να δουν τον υπέροχο κόσμο των χρωμάτων. Αυτά τα δηλητηριώδη θαλάσσια φίδια που περιφέρονται στους ωκεανούς της Αυστραλίας και της Ασίας κάποτε έχασαν την έγχρωμη όρασή τους, αλλά μια νέα μελέτη στο γονιδίωμά τους αποκαλύπτει ότι δυνητικά έχουν ανακτήσει την ικανότητά τους να βλέπουν μια ευρύτερη παλέτα χρωμάτων τα τελευταία 100 εκατομμύρια χρόνια. Τα ευρήματα ήταν

δημοσιεύθηκε στις 12 Ιουλίου στο περιοδικό

Βιολογία και Εξέλιξη Γονιδιώματος


που δημοσιεύτηκε από τις εκδόσεις Oxford University Press.

[Related:


A guide to all the places with no snakes


.]

Για τα ζώα, η φυσιολογική έγχρωμη όραση καθορίζεται κυρίως από γονίδια που ονομάζονται οπτική

όψιν

. Πολλαπλές απώλειες γονιδίων οψίνης έχουν συμβεί καθώς τα τετράποδα -μια ομάδα που περιλαμβάνει αμφίβια, ερπετά και θηλαστικά- έχουν εξελιχθεί. Η εμφάνιση νέων γονιδίων opsin είναι πολύ πιο σπάνια από την απώλεια τους. ΕΝΑ

μελέτη 2020

διαπίστωσε ότι ορισμένα ημι-υδάτινα είδη φιδιών στο γένος Helicops που βρέθηκαν στη Νότια Αμερική είναι τα μόνα γνωστά φίδια που ανακτούν αυτά τα γονίδια opsin.

«Το προγονικό φίδι, που είναι το αρχικό είδος φιδιού, έχασε την ικανότητα για προηγμένη έγχρωμη όραση πριν από 110 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό συνέβη επειδή πιθανότατα κατοικούσαν σε περιβάλλοντα με χαμηλό φως όπου η οπτική αντίληψη θα ήταν περιορισμένη», λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης και φοιτητής διδακτορικού του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας και θαλάσσιος βιολόγος Isaac Rosetteo.

PopSci

.

Αυτό το προγονικό είδος φιδιού ζούσε στη γη και αργότερα θα εξελιχθεί σε όλα τα είδη φιδιών, συμπεριλαμβανομένων των θαλάσσιων φιδιών. Όταν τα γονίδιά τους για την έγχρωμη όραση εξαφανίστηκαν, μπορούσαν να αντιληφθούν μόνο μια πολύ περιορισμένη γκάμα χρωμάτων. Ωστόσο, αυτό πιθανότατα άρχισε να αλλάζει καθώς ορισμένοι ελάπιδες απόγονοι άρχισαν να αλλάζουν. Μέσα στα τελευταία 25 εκατομμύρια χρόνια, δύο ελαπιδικές γενεαλογίες έχουν μετακινηθεί από το χερσαίο στο θαλάσσιο περιβάλλον.

Με την

πλήρως αλληλουχημένο γονιδίωμα του ακυρωμένου φιδιού

στο χέρι, η ομάδα σε αυτό

νέα μελέτη

από το Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας στην Αυστραλία, το Πανεπιστήμιο του Πλύμουθ στο Ηνωμένο Βασίλειο και τη Βιετναμέζικη Ακαδημία Επιστήμης και Τεχνολογίας εξέτασαν γονίδια οπτικής οψίνης σε πέντε οικολογικά διακριτά είδη ελαπιδικών φιδιών.

Ελάπιδες

είναι η οικογένεια των περίπου 300 δηλητηριωδών φιδιών που περιλαμβάνουν τις μάμπας, τις κόμπρες και το θαλάσσιο φίδι που έχει ακυρωθεί. Η ευρύτερη εξέταση αυτής της οικογένειας προσέφερε μια ευκαιρία να διερευνηθεί η μοριακή

εξέλιξη

των γονιδίων της όρασης.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι το ακυρωμένο θαλάσσιο φίδι έχει τώρα τέσσερα άθικτα αντίγραφα του γονιδίου opsin

SWS1

. Δύο από αυτά τα γονίδια είναι ευαίσθητα στο υπεριώδες φως που έχει μικρότερα μήκη κύματος, ενώ τα άλλα δύο γονίδια έχουν αναπτύξει μια νέα ευαισθησία στα μεγαλύτερα μήκη κύματος φωτός που κυριαρχούν στα ενδιαιτήματα των ωκεανών.

“Μόνο ένα [of these genes] ήταν αναμενόμενο. Από όσο γνωρίζουμε, κάθε άλλο ~ 4000 είδη φιδιών στον κόσμο (εκτός από μερικά είδη Helicops) έχουν μόνο ένα από αυτά τα γονίδια. Το πιο ενδιαφέρον μέρος είναι ότι δύο από αυτά τα γονίδια επιτρέπουν την αντίληψη του υπεριώδους φωτός, ενώ τα άλλα δύο επιτρέπουν την αντίληψη του μπλε φωτός. Αυτό αναμένεται να αυξήσει δραματικά την ευαισθησία τους στα χρώματα που θα μπορούσαν να είναι πολύ χρήσιμα σε θαλάσσια περιβάλλοντα με έντονο φως», λέει ο Rosetto.

Οι συγγραφείς πιστεύουν ότι αυτή η ευαισθησία σημαίνει ότι τα φίδια θα μπορούσαν να έχουν χρωματική διάκριση που τους επιτρέπει να διακρίνουν τα αρπακτικά από τα θηράματα, καθώς και τα πιθανά σύντροφα φιδιών στο πιο πολύχρωμο φόντο στον ωκεανό.

[Related:


How cats and

dogs

see the world


.]

Αυτό διαφέρει σημαντικά από την εξέλιξη των οψινών σε θηλαστικά όπως οι νυχτερίδες, τα δελφίνια και οι φάλαινες κατά τη διάρκεια των δικών τους οικολογικών μεταβάσεων. Αυτά τα θηλαστικά είδαν περισσότερες απώλειες οψίνης καθώς προσαρμόστηκαν σε αμυδρά και υδάτινα περιβάλλοντα.

«Οι δικοί μας πρόγονοι πρωτευόντων ανέπτυξαν την προηγμένη χρωματική όραση που απολαμβάνουμε μέσω ενός παρόμοιου μηχανισμού. Το ευαίσθητο σε μεγάλο μήκος κύματος opsin τους αντιγράφηκε και ένα αντίγραφο άλλαξε για να επιτρέψει την αντίληψη διαφορετικού μήκους κύματος φωτός από το πρωτότυπο», λέει ο Rosetto. «Αυτά τα φίδια έχουν κάνει ακριβώς το ίδιο πράγμα, απλώς με διαφορετική οπτική οπτική γωνία και τώρα υπάρχουν τέσσερα αντίγραφα αντί για δύο. Χωρίς αυτές τις επικαλύψεις, η ικανότητά μας (και τους) για έγχρωμη όραση θα μειωνόταν σημαντικά».