[PHYS ORG] 색맹 물고기는 시력이 어떻게 진화했는지 보여줍니다.

수십 년 동안 쥐의 색각을 연구한 후 제브라피쉬에 대한 새로운 연구를 통해 도쿄 대학의 전문가들은 일부 동물이 청색광을 볼 수 있는 능력을 조절하는 방법을 밝혀낼 수 있었습니다. 에 발표된 결과 과학 발전, 연구자들이 색각의 진화 역사와 현재 제어 메커니즘을 더 잘 이해할 수 있도록 합니다.

“1989년 내가 시력의 진화를 연구하기 시작했을 때 교과서에는 빛의 감도와 색상 차별화는 모두 같은 것에서 나왔다 단백질. 그 이후로 우리 그룹은 색에 민감한 단백질을 식별하고 종 간의 진화를 매핑하여 이제 그 조절을 이해하게 되었습니다.

새로운 색상에 민감한 원뿔 세포가 눈에서 성장함에 따라 유전자 활동의 제어된 패턴은 각 세포가 특정 범위의 빛 파장을 감지하도록 전문화된 한 가지 유형의 단백질을 분화하고 생성한다는 것을 의미합니다. 척추가 있는 모든 동물의 조상은 근자외선, 파랑, 녹색 및 빨강의 4가지 색상 파장의 빛을 구별할 수 있었습니다.

수천 년 동안 일부 조상 종은 유전자 색상 감지 단백질 중 하나 또는 두 개를 담당합니다. 때때로, 후손 종은 복제한 다음 나머지 유전자를 돌연변이시켜 결국 색상별 단백질을 재창조했습니다.

게놈 시퀀싱을 통해 연구자는 다음의 진화를 연구할 수 있습니다. 색각 유전자 편집 도구는 이러한 유전자가 어떻게 조절되는지를 밝힐 수 있습니다. 쥐를 연구함으로써 전문가들은 보라색 및 빨간색 파장 감도가 어떻게 조절되는지 이해할 수 있었지만 쥐는 파란색과 녹색 파장을 구별할 수 있는 능력 없이 진화했습니다. 편리한 유전자 편집 도구가 없다는 것은 청색 및 녹색 색상 감도의 조절이 아직 알려지지 않았음을 의미했습니다.

2019년, 현재 강사 Daisuke Kojima가 이끄는 Fukada의 연구팀은 4가지 색에 민감한 단백질을 모두 포함하는 종인 zebrafish에서 비교적 새로운 유전자 편집 도구와 색각 연구를 결합했습니다. 정상적인 zebrafish 망막의 현미경 이미지, 빛에 민감한 막은 안구를 둘러싸고 있으며 뇌에 연결되어 있습니다. 시신경, 보라색, 녹색, 빨간색, 파란색, 빨간색, 녹색 및 보라색 감지 세포의 독특한 패턴으로 형광 표지된 원추 세포의 활기찬 배열을 보여줍니다.

연구원들은 먼저 4가지 색각 단백질이 모두 있는 종에서만 공통적인 3가지 유전자(six6b, six7 및 foxq2)를 확인했습니다. 그런 다음 그들은 제브라피쉬를 유전자 변형시켜 해당 유전자의 활동을 감소시켰습니다.

이전에, UTokyo 연구원들은 Six6b와 Six7의 발현을 조합하여 또는 개별적으로 감소시키면 제브라피쉬의 청색 및 녹색 시력이 모두 제거되는 것을 관찰했습니다. 청색 및 녹색 시력이 없는 제브라피쉬는 먹이를 찾는 데 어려움을 겪었으며, 이는 생존을 위한 풀 컬러 비전의 중요성을 나타냅니다.

연구원들이 다른 foxq2 활동에 의해 청색 및 녹색 감도를 구별하는 방법을 이해할 수 있게 한 것은 가장 최근에 발표된 결과였습니다. 감지할 원추세포에서 푸른 빛, Six6b 및 Six7은 foxq2를 활성화합니다. 그런 다음 foxq2는 청색에 민감한 단백질의 유전자 발현을 활성화하고 녹색에 민감한 단백질의 발현을 차단합니다. 정상적인 foxq2 유전자 발현이 결여된 제브라피쉬의 망막은 청색광에 민감한 원추 세포가 없고 대신 보라색, 녹색, 두 개의 적색, 녹색 및 보라색 감지 원추 세포의 더 짧은 패턴을 함께 포장합니다.

단일 종의 분자 유전 연구와 여러 종의 비교 게놈 연구의 조합은 연구자에게 색각 조절 지도에 대한 추가적인 확신을 줍니다.

“장기적으로, 이와 같은 기초 생물학 연구는 색이 어떻게 전망 연구 간행물의 마지막 저자인 도쿄 대학 강사 코지마 다이스케가 설명했습니다.