关键蛋白揭示眼睛的进化历史

生物谷

        复杂器官和生理结构如脊椎动物眼睛的进化一直以来都吸引着生物学家的目光。在近期的Current  Biology杂志上，来自牛津大学、伦敦大学和荷兰Radboud大学的研究人员报道说一种关键的眼睛蛋白的进化历史揭示出了先前未知的脊椎动物眼睛的特定成分与无脊椎动物更为原始的感光系统成分之间的关系。这些发现有助于澄清人类了解脊椎动物眼睛进化过程的概念框架。

        我们的视力依赖于我们眼睛在视网膜上形成一个清晰、聚焦的影像的能力。聚焦的关键成分是眼睛的晶体，并且物理特性以及它精确折射光的能力起源于高浓度的特殊蛋白——晶状体细胞中的晶状体球蛋白。

        鱼类、青蛙、鸟类和哺乳动物的眼睛都能成像是因为它们的眼睛都能表达晶状体球蛋白并形成一个晶体。但是，脊椎动物的最近的无脊椎动物亲戚如海鞘（sea  squirts）的眼睛只能检测光但不能形成一个形象。这使一些人认为晶体在脊椎动物进化的初期就发生了进化——这又产生了一个进化生物学问题：具有这种特殊物理特征的复杂器官是如何进化的呢？

        在这项新的研究中，Shimeld和同事调查了一个晶状体球蛋白家族的进化起源。通过对脊椎动物的无脊椎动物近亲海鞘进行研究，研究人员发现这些动物拥有一个独特的晶状体球蛋白基因——在它的原始的感光系统中表达。这些发现强有力的证明研究的这个蛋白家族起源于这个单独的基因。

        此外，研究人员还发现这种海鞘晶状体球蛋白基因的表达显著地受到一些遗传成分的控制，而这些遗传成分还对控制脊椎动物晶体形成的因子作出反应：当这个海鞘基因的调节区域被转移到青蛙胚胎中时，这些调节元件在蝌蚪自己的视觉系统中促进基因的表达。这些有力地说明在晶体进化前，两个系列的基因之间存在一种调节性的联系。（生物通记者杨淑娟）