Авторы нового исследования заявляют, что кольчатая морская змея эволюционировала, чтобы воспринимать более широкий диапазон цветов, чем ее предки. Ранние змеи утратили цветовое зрение во время адаптации к образу жизни в норах при тусклом свете, но морские змеи, населяющие более яркую морскую среду, восстановили цветовое зрение. Две из четырех интактных копий гена опсина змеи SWS1 развили новую чувствительность к более длинным волнам, доминирующим в океанских средах обитания, что позволило лучше различать цвета. Результаты научной работы опубликованы в научном журнале Genome Biology and Evolution.
Цветное зрение у морских змей
Ученые считают, что кольчатая морская змея, разновидность ядовитой змеи, обитающая в водах океана вокруг Австралии и Азии, по-видимому, эволюционировала, чтобы видеть расширенную палитру цветов после того, как ее предки потеряли эту способность в ответ на изменение среды. Цветовое зрение у животных в первую очередь определяется генами, называемыми зрительными опсинами. Хотя в ходе эволюции четвероногих (группа, включающая амфибий, рептилий и млекопитающих) имели место множественные потери генов опсинов, появление новых генов опсинов происходит крайне редко.
До этого исследования считалось, что единственная эволюция новых генов опсинов у рептилий, по-видимому, происходила у видов Helicops, рода змей из Южной Америки. В этом исследовании использовались опубликованные эталонные геномы для изучения генов зрительного опсина у пяти экологически различных видов змей.
История элапидов, семейства змей, в которое помимо кольчатой морской змеи входят кобры и мамбы, дает возможность исследовать молекулярную эволюцию генов зрения. Ранние змеи потеряли два гена зрительного опсина во время фазы рытья нор в сумерках и могли воспринимать только очень ограниченный диапазон цветов. Однако некоторые из их потомков теперь живут в более яркой среде; две устаревшие линии даже переместились из наземной среды в морскую за последние 25 миллионов лет.
Исследователи обнаружили, что кольцеобразная морская змея обладает четырьмя интактными копиями гена опсина SWS1. Два из этих генов имеют наследственную чувствительность к ультрафиолету, а два развили новую чувствительность к более длинным волнам, которые преобладают в океанских средах обитания.
Авторы исследования считают, что эта чувствительность может дать змеям лучшее различение цветов, чтобы различать хищников, добычу и/или потенциальных партнеров на красочном морском фоне.
Это резко отличается от эволюции опсинов у млекопитающих, таких как летучие мыши, дельфины и киты, во время экологических переходов; они испытали дальнейшие потери опсина по мере адаптации к слабому свету и водной среде.
«Самые ранние змеи утратили большую часть своей способности различать цвета из-за того, что прятались при тусклом свете», — заключает автор научной статьи Исаак Россетто (Isaac Rossetto). «Однако потомки морских змей теперь обитают в более яркой и спектрально сложной морской среде. Мы считаем, что недавние дупликации генов резко расширили диапазон цветов, которые могут видеть морские змеи. Для справки: у нас, людей, такая же повышенная чувствительность к цветам, в то время как кошки и собаки частично дальтоники, как те ранние змеи».
Авторы другого исследования утверждают, что обмен генами между вирусами и хозяевами подстегнул эволюцию