Морские змеи, возможно, вновь эволюционировали для цветного зрения

Новое исследование в журнале Genome Biology and Evolution (Oxford University Press) показывает, что кольчатая морская змея, ядовитый вид, обитающий в водах вокруг Австралии и Азии, по-видимому, вновь эволюционировала для восприятия расширенной палитры цветов после того, как её предки утратили эту способность из-за изменений среды обитания.

Цветовое зрение у животных в основном определяется генами визуальных опсинов. Хотя в ходе эволюции тетрапод (группа, включающая амфибий, рептилий и млекопитающих) происходили многочисленные потери генов опсинов, появление новых генов опсинов встречается крайне редко. До этого исследования единственная эволюция новых генов опсинов среди рептилий, по-видимому, наблюдалась у видов змей рода Helicops из Южной Америки.

В этом исследовании использовались опубликованные референсные геномы для изучения генов визуальных опсинов у пяти экологически различных видов аспидовых змей. История аспидовых, семейства, включающего кобр, мамб и кольчатую морскую змею, даёт возможность исследовать молекулярную эволюцию генов зрения.

Ранние змеи утратили два гена визуальных опсинов в период своего роющего образа жизни в условиях слабого освещения и могли воспринимать лишь очень ограниченный диапазон цветов. Однако некоторые их потомки теперь занимают более светлые среды обитания; две линии аспидовых даже перешли из наземной в морскую среду в течение последних 25 миллионов лет.

Исследователи обнаружили, что кольчатая морская змея обладает четырьмя интактными копиями гена опсина SWS1. Два из этих генов сохранили ультрафиолетовую чувствительность предков, а два других эволюционировали, приобретя новую чувствительность к более длинным волнам, которые доминируют в океанических местообитаниях.

Авторы исследования полагают, что эта чувствительность может обеспечивать змеям лучшее цветовое различение для идентификации хищников, добычи и/или потенциальных партнёров на фоне красочной морской среды. Это кардинально отличается от эволюции опсинов у млекопитающих, таких как летучие мыши, дельфины и киты, в ходе экологических переходов: они испытали дальнейшие потери опсинов, адаптируясь к условиям слабого освещения и водной среде.

«Самые ранние змеи потеряли большую часть своей способности видеть цвет из-за роющего образа жизни в условиях слабого освещения, — сказал ведущий автор статьи Исаак Россетто. — Однако их потомки, морские змеи, теперь занимают более яркие и спектрально сложные морские среды. Мы считаем, что недавние дупликации генов dramatically расширили диапазон цветов, которые могут видеть морские змеи. Для сравнения: у нас, людей, similarly расширена чувствительность к цветам, в то время как кошки и собаки частично дальтоники, как и те ранние змеи».