基因拷贝对于我们视力的进化至关重要

发表在BMC进化生物学的一项新研究揭示了脊椎动物视觉的进化起源和斑马鱼的特殊性，以适应快速变化的光照条件。该研究由XesúsAbalo和Dan Larhammar，乌普萨拉大学神经科学系和SciLifeLab领导。

光感对于所有主要动物群体的生存至关重要，包括我们自己的脊椎动物。进化有利于选择在5亿多年前出现在脊椎动物祖先中的相机眼。光感通过一组蛋白质在视网膜的视锥细胞和视杆细胞中发生。由这些细胞记录的光信息在视网膜中被部分处理，然后被转发到大脑以进一步处理并与其他感觉系统整合，最终导致诸如行为调节的输出。

二十年前，对鸟类中光受体蛋白质的首次研究表明，由视锥细胞介导的色觉在棒提供的昏暗光线灰度视觉之前出现。这一假设最近由Abalo和Larhammar领导的团队在视觉视蛋白基因家族的详细研究中得到证实，分析了广泛的脊椎动物物种(Lagman和Ocampo Daza等，2013)。

在目前的研究中，同一组对PDE6蛋白的进化进行了详细分析，PDE6蛋白是视锥细胞和视杆细胞光敏感的主要效应因子。他们表明编码PDE6的基因来自祖先基因，这些基因在早期脊椎动物基因组倍增中复制，并且由于在该谱系中发生的额外的基因组重复而在硬骨鱼类中进一步扩展。他们还发现了另一种古老的脊椎动物基因拷贝，这种拷贝在羊膜动物中已经丢失。

为了在功能上表征PDE6家族成员，他们研究了斑马鱼，并分析了其视觉系统中的特定特征 - 因为斑马鱼有三个额外的基因重复，这些重复出现在导致人类的谱系之后。斑马鱼在锥形和杆形PDE6之间显示出与人类相同的区别。除此之外，斑马鱼中的基因重复在昼夜循环期间显示出惊人的不同活性，可能是为了在不同光照条件下有效调节感光细胞。

总之，该研究强调了脊椎动物祖先中发生的两轮全基因组重复的进化重要性，并揭示了在这些事件中出现的基因重复的不同行为。基因重复的昼夜活动的巨大差异为不同动物群体中由光调节的行为的功能研究打开了大门。

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