Как ранние млекопитающие развили ночное зрение, чтобы избегать хищников

Ранние млекопитающие эволюционировали в период юры, адаптируясь к ночному образу жизни, когда динозавры были доминирующими дневными хищниками. Новое исследование, опубликованное 20 июня в Developmental Cell, предполагает, что палочки в глазу млекопитающих, чрезвычайно чувствительные к свету, развились из колбочек, детектирующих цвет, что дало млекопитающим преимущество в условиях слабого освещения.

Колбочки специализируются на определённых длинах волн света для восприятия цвета, а палочки могут детектировать даже один фотон и специализированы для зрения при слабом свете.

• Ключевой механизм: Предыдущие работы показали, что транскрипционный фактор NRL направляет развитие клеток сетчатки в сторону созревания в палочки, подавляя гены, связанные с развитием колбочек.
• Эмбриональные свидетельства: Изучая клетки сетчатки мышей на разных стадиях развития, учёные обнаружили, что на ранних этапах (два дня после рождения) развивающиеся палочки экспрессировали гены, характерные для зрелых коротковолновых колбочек (которые у других животных детектируют ультрафиолетовый свет). Позже (десять дней после рождения) эти признаки подавлялись метилированием гистонов и ДНК.
• Эволюционное сравнение: У дневных рыб данио (рерио), чья сетчатка доминирующе колбочковая, палочки не напоминали колбочки. Анализ геномов показал, что гены, регулирующие NRL, стали более специализированными у плацентарных млекопитающих и были утеряны у нескольких немлекопитающих групп.
• Вывод: Происхождение этой регуляторной системы совпало с эволюцией ночного образа жизни у ранних млекопитающих. NRL, ограничившись фоторецепторами, заставил клетки измениться с колбочек на палочки.

«Эти палочки сохраняют молекулярный след коротковолновых колбочек. Мы получили доказательства, что, приобретя регуляторные элементы для NRL, чтобы превратить коротковолновые колбочки в палочки, ранние млекопитающие изменили один тип клеток — от захвата УФ-света, который не нужен ночью, к чему-то, что просто чрезвычайно чувствительно к свету», — говорит Ананд Сваруп, биолог из Национального института глаз (NIH).