灵长目彩色视觉的演化

与大多数食肉动物的哺动物相比,灵长目彩色视觉的进化是非常不寻常的。灵长类的一个遥远的脊椎动物祖先拥有四色性,但在恐龙时代,夜行性、温血性的哺乳动物祖先在视网膜上的四个锥体中失去了两个。因此,大多数远洋、爬行动物和鸟类是四色性的,而大多数哺乳动物是严格意义上的二色性,例外的是一些灵长类和有袋动物,它们是三色性的,还有许多海洋哺乳动物,它们是单色性的。

色体和视网膜蛋白

尽管色觉取决于许多因,但关于色觉进化的讨论通常被简化为两个因素:

  • 可见光谱的广度(哪些波长的光可以被检测到)
  • 色域维度(例如:二色性与三色性)。

在脊椎动物中,这两种情况几乎都与个体的锥体互补性完全相关。

视网膜包括几类不同的光感受器,包括锥体细胞和杆状细胞。杆状细胞通常对色觉没有贡献(除了在中观条件下),而且在灵长类动物时代没有明显的进化,所以这里将不讨论它们。

每一种类型的锥体细胞都是由它的视蛋白定义的,视蛋白是视觉周期的基本蛋白,它能使细胞适应某些波长的光线。光敏蛋白的光谱敏感性取决于其基因序列。光谱敏感性的最重要的(往往也是xxx对讨论眼球蛋白进化重要的)参数是峰值波长,即它们最敏感的光的波长。例如,一个典型的人类L-opsin的峰值波长为560纳米。锥体补体定义了个体在其视网膜中的锥体集合–通常与他们基因组中的视蛋白集合一致。

个体的视觉光谱的广度等于他们的锥体中至少有一个是敏感的最小和xxx波长。在脊椎动物中,色域的维度通常等于锥体/opsins的数量,尽管这种简单的等价关系在无脊椎动物中被打破。

系统发育

哺乳动物的祖先

共同的脊椎动物祖先(约540MYA)的补体中有4个光蛋白(SWS1、SWS2、Rh2、LWS),并可能具有四色性视觉。今天,大多数其他类别的脊椎动物都保留了它们的4个锥体,并表现出四色性,包括鸟类、爬行动物、远缘动物(鱼类)和两栖动物。然而,哺乳动物的祖先由于夜行性瓶颈而失去了4种视蛋白中的2种,因此大多数现代哺乳动物都是二色的。

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