刘洋教授课题组最新研究结果揭示了兽类中亲缘关系较远的沙鼠和象鼩独立地进化出蓝绿色觉，并进一步阐明了色觉功能演变背后的分子机制。研究工作于近日在美国科学院院刊PNAS发表。
明视觉又称色觉，对绝大部分哺乳动物的生存和繁衍至关重要。哺乳动物的色觉能力主要由表达在视锥细胞中的两种视色素决定，即短波长敏感视色素SWS1和中长波敏感视色素M/LWS。因此，我们可以通过对兽类物种这两种视色素的功能（最大吸收波长，即λmax）进行实验测定来推测其色觉能力。课题组前期的研究工作揭示了在兽类起源早期虽然其他视色素功能保守，但M/LWS视色素经历了适应性的功能变化，可能与兽类祖先适应夜行和晨昏活动有关。但是，到目前为止绝大部分兽类物种M/LWS视色素的功能仍不清楚，这给明确色觉与动物生态习性间的关系造成困难。
为了进一步研究兽类色觉的功能、进化以及生态学意义，刘洋教授课题组分别以啮齿目（Rodentia）和非洲兽总目（Afrotheria）中的若干物种为研究对象，对他们的M/LWS视色素进行体外蛋白表达与功能测定。研究结果表明，M/LWS视色素分别在啮齿目中的长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）和隶属于非洲兽总目的埃式象鼩（Elephantulus edwardii）中独立演化出了对490nm波长的蓝绿光最敏感，相比各自祖先分别发生了-20nm和-60nm的功能偏移。这两个物种的M/LWS也是目前已知的脊椎动物中敏感波长最短的两个中长波敏感视色素。通过进一步的研究，课题组还发现了若干对M/LWS视色素功能十分重要的关键氨基酸替代，因此在分子机制上对沙鼠和象鼩色觉的进化进行了深入阐释。由于两个物种M/LWS视色素的功能变化由不同氨基酸替代导致，因此这两个视色素间发生了功能水平的趋同进化。沙鼠和象鼩M/LWS视色素间的功能趋同可能与他们相似的栖息环境（干旱/半干旱草原或荒漠）以及两个物种偏多的昼行/晨昏活动有关。
论文链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/01/2002235117
