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格陵蘭睡鯊的視覺之謎
格陵蘭睡鯊(
Somniosus microcephalus)是已知壽命最長的脊椎動物,其估計壽命可高達(dá)400年。它們的分布范圍非常廣,從溫帶的北大西洋一直延伸到寒冷的北冰洋水域,能夠耐受低至?1.1?°C的水溫,生活在接近3000米深的海域。
過去的研究表明,在格陵蘭周邊海域,格陵蘭睡鯊的眼睛常常被一種名為
Ommatokoita elongata的寄生蟲騷擾——它們會附著在格陵蘭睡鯊的角膜上,被認(rèn)為會遮擋視線并損害視覺功能。異常漫長的壽命、嚴(yán)酷的生存條件,以及普遍存在的角膜寄生現(xiàn)象,導(dǎo)致人們此前普遍認(rèn)為,格陵蘭睡鯊的視覺功能已經(jīng)受損或發(fā)生退化。
然而,在一項新發(fā)表在《自然·通訊》上的研究中,一個研究團隊通過基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、組織學(xué)以及功能性實驗研究發(fā)現(xiàn),格陵蘭睡鯊實際上保留了一套完整的視覺系統(tǒng),并且高度適應(yīng)于弱光環(huán)境下的生活。這一結(jié)果挑戰(zhàn)我們對衰老、視覺與壽命的既有認(rèn)識。
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生活在昏暗深海中的格陵蘭睡鯊。(圖/Ghislain Bardout)
視網(wǎng)膜上的光感受器
脊椎動物的視覺系統(tǒng)是在多種不同的光照環(huán)境中進化而來的,這個光照環(huán)境包括明亮的陸地棲息地,也包括永遠(yuǎn)處于黑暗中的洞穴和深海。在大多數(shù)脊椎動物中,視覺依賴于兩種類型的視網(wǎng)膜光感受器:
視桿細(xì)胞,專門適應(yīng)于弱光條件下的暗視覺;
視錐細(xì)胞,專門適應(yīng)于強光條件下的明視覺。
視桿細(xì)胞與視錐細(xì)胞的相對比例,以及它們所表達(dá)視蛋白的光譜調(diào)諧特性,主要由生態(tài)環(huán)境壓力所塑造。深海物種和夜行性物種通常具有以視桿細(xì)胞為主導(dǎo)的視網(wǎng)膜,在某些情況下甚至完全缺乏視錐細(xì)胞,例如某些夜行性爬行動物、深海硬骨魚類以及深海鯊魚。
鑒于格陵蘭睡鯊所處的環(huán)境極其昏暗,且視覺可能受到寄生蟲遮擋,再加上其異常漫長的壽命,人們推測這種物種可能已經(jīng)失去了視覺能力。
未曾退化的視網(wǎng)膜
Dorota Skowronska-Krawczyk是新研究的通訊作者,她在觀看了大量關(guān)于格陵蘭睡鯊的視頻后發(fā)現(xiàn),它們會把眼球轉(zhuǎn)向光源。這促使Skowronska-Krawczyk想要進一步深入了解這一問題。
在新的研究中,Skowronska-Krawczyk和她的研究團隊使用了在2020至2024年間,于格陵蘭島迪斯科島哥本哈根大學(xué)北極站附近海域捕獲的格陵蘭睡鯊。他們對這些鯊魚的眼球進行了解剖。
通過組織學(xué)分析,他們發(fā)現(xiàn)格陵蘭睡鯊的視網(wǎng)膜同樣呈現(xiàn)出一種純視桿結(jié)構(gòu)。此外,格陵蘭睡鯊的視網(wǎng)膜還表現(xiàn)出多種與弱光環(huán)境適應(yīng)相關(guān)的形態(tài)特征,包括高度密集且拉長的視桿細(xì)胞,以及相對較薄的視網(wǎng)膜內(nèi)層,其結(jié)構(gòu)與其他深海或夜行性鯊魚的視網(wǎng)膜高度相似。
另外,他們還發(fā)現(xiàn),格陵蘭睡鯊視網(wǎng)膜的各個層次均保持完整。換言之,盡管所檢查的視網(wǎng)膜樣本來自估計年齡已超過一個世紀(jì)的成年格陵蘭睡鯊,但并未觀察到任何明顯的視網(wǎng)膜退行性變化跡象。
為了進一步評估格陵蘭睡鯊的視網(wǎng)膜是否存在與年齡相關(guān)的退行性變化,他們在視網(wǎng)膜的冷凍切片上進行了進一步檢測,目的是檢測DNA碎片化——這是細(xì)胞凋亡以及其他多種細(xì)胞死亡形式的典型標(biāo)志,而這些過程通常與脊椎動物的退行性變化密切相關(guān)。
結(jié)果顯示,在格陵蘭睡鯊的視網(wǎng)膜切片中,并未觀察到任何DNA碎片化。這意味著,格陵蘭睡鯊的視網(wǎng)膜中不存在正在進行的DNA損傷或細(xì)胞死亡過程。
視覺、壽命與衰老的全新視角
這些研究結(jié)果表明,格陵蘭睡鯊能夠在數(shù)百年的時間尺度上維持視力,并且未出現(xiàn)視網(wǎng)膜退化的跡象;同時,它們也高度適應(yīng)了極端的弱光環(huán)境。研究人員表示,像格陵蘭睡鯊這樣壽命極長的物種,能讓我們學(xué)到大量關(guān)于視覺與壽命的信息。
這些發(fā)現(xiàn)為探索治療視力喪失以及各種眼部疾病的新方法打開了大門。此外,新研究也引出了更多問題,例如視覺是如何進化的、哪些機制能夠讓組織長時間保持存活與健康,以及如何將這些知識應(yīng)用于人類。
#參考來源:
https://news.uci.edu/2026/01/05/eye-opening-research/
https://www.nature.com/articles/s41467-025-67429-6
#圖片來源:
封面圖&首圖:Ghislain Bardout
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