Druhy mořských hadů mohou znovu získat barevné vidění

Pro anulované mořské hady nebylo vždy možné vidět nádherný svět barev. Tito jedovatí mořští hadi, kteří se potulují po Austrálii a asijských oceánech, kdysi ztratili své barevné vidění, ale nová studie jejich genomů odhaluje, že za posledních 100 milionů let potenciálně znovu získali schopnost vidět širší paletu barev. Zjištění byla zveřejněna 12. července v časopise Biologie a evoluce genomuvydané nakladatelstvím Oxford University Press.

[Related: A guide to all the places with no snakes.]

U zvířat je normální barevné vidění většinou určováno geny nazývanými vizuální opsiny. Při vývoji tetrapodů – skupiny zahrnující obojživelníky, plazy a savce – došlo k mnoha ztrátám genů pro opsin. Vznik nových opsinových genů je podstatně vzácnější než jejich ztráta. Studie z roku 2020 zjistila, že některé semi-vodní druhy hadů z rodu Helicops nalezené v Jižní Americe jsou jedinými známými hady, kteří znovu získali tyto opsinové geny.

„Původní had, který je původním hadím druhem, ztratil schopnost pokročilého barevného vidění před ~ 110 miliony let.“ Bylo to proto, že pravděpodobně žili v prostředí se slabým světlem, kde by bylo zrakové vnímání omezeno,“ říká spoluautor studie a doktorand z University of Adelaide a mořský biolog Isaac Rosetteo. PopSci.

Tento původní druh hada žil na souši a později se vyvinul ve všechny druhy hadů, včetně mořských hadů. Když byly jejich geny pro barevné vidění pryč, mohli vnímat jen velmi omezený rozsah barev. To se však pravděpodobně začalo měnit, když se začali měnit někteří starší potomci. Během posledních 25 milionů let se dvě elapidní linie přesunuly z pozemského do mořského prostředí.

S plně sekvenovaným genomem anulovaného hada v ruce tým v této nové studii z University of Adelaide v Austrálii, The University of Plymouth ve Spojeném království a Vietnamské akademie vědy a technologie zkoumal vizuální opsinové geny v pěti ekologicky odlišné druhy elapidních hadů. Elapidi jsou čeledí asi 300 jedovatých hadů, mezi které patří mamby, kobry a prstencovitý mořský had. Širší pohled na tuto rodinu nabídl příležitost prozkoumat molekulární evoluci zrakových genů.

Tým zjistil, že anulovaný mořský had má nyní čtyři neporušené kopie genu opsinu SWS1. Dva z těchto genů jsou citlivé na ultrafialové světlo, které má kratší vlnové délky, zatímco další dva geny vyvinuly novou citlivost na delší vlnové délky světla, které dominují oceánským biotopům.

„Jen jeden [of these genes] bylo očekáváno. Pokud je nám známo, každých dalších ~ 4000 druhů hadů na světě (kromě několika druhů Helicops) má právě jeden z těchto genů. Nejzajímavější na tom je, že dva z těchto genů umožňují vnímání UV světla, zatímco další dva umožňují vnímání modrého světla. Očekává se, že to dramaticky zvýší jejich citlivost na barvy, což by mohlo být velmi užitečné v jasném mořském prostředí,“ říká Rosetto.

Autoři se domnívají, že tato citlivost znamená, že hadi by mohli mít barevné rozlišení, které jim umožňuje odlišit predátory od kořisti, stejně jako potenciální hadí kamarády na barevnějším pozadí v oceánu.

[Related: How cats and dogs see the world.]

To se významně liší od vývoje opsinů u savců, jako jsou netopýři, delfíni a velryby během jejich vlastních ekologických přechodů. Tito savci zaznamenali větší ztráty opsinu, když se přizpůsobili slabému světlu a vodnímu prostředí.

„Naši vlastní předkové primátů vyvinuli pokročilé barevné vidění, které si užíváme, prostřednictvím podobného mechanismu. Jejich opsin citlivý na dlouhé vlnové délky byl duplikován a jedna kopie byla změněna tak, aby umožňovala vnímání jiné vlnové délky světla než originál,“ říká Rosetto. „Tito hadi udělali přesně to samé, jen s jiným vizuálním opsinem a nyní existují čtyři kopie místo pouhých dvou.“ Bez těchto duplikací by se naše (a jejich) schopnost barevného vidění výrazně snížila.“