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无眼仍能感光 刘杰教授团队揭示洞穴蜘蛛奥秘

作者:发布时间:2023-12-22点击率:

刘杰教授做客中科院格致论道·湾区讲坛,讲解神秘的洞穴蜘蛛

12月20日,我刘杰教授团队在Science Advances发表题为“Eyeless cave-dwelling Leptonetela spiders still rely on light”的亮点论文。该研究以洞穴小弱蛛属(Leptonetela)蜘蛛为研究对象,揭示了长期生活在无光环境下的无眼洞穴蜘蛛依旧保留感光功能/避光反应,并且需要光作为线索来避免洞外干燥的致命环境。

 

   

近年来,越来越多的研究发现,一些生活在无光环境中的无眼地下动物依然保留了感光能力,其背后的驱动力及演化过程有待探索。一部分研究者提出无眼地下动物不再需要感光能力,是由于中性进化时间不够长,处于正在丢失的过程中,即中性选择假说;也有研究者提出感光功能对于无眼地下动物仍然重要,有助于它们选择栖息地、逃避洞外天敌和竞争者,因此其保留是自然选择驱动的结果,即自然选择假说。刘杰教授团队利用广泛分布于中国西南地区喀斯特溶洞中的小弱蛛洞内种及洞口种来检验上述两种假说(图1)。




团队通过野外行为学实验发现:小弱蛛洞口种和小弱蛛洞内种都表现出明显的避光反应,说明无眼/退化的洞内小弱蛛依然保留着感光能力(图2);小弱蛛洞内种离开洞内环境则死亡率显著升高,保水抗旱能力的减弱可能是主要因素之一,而避光反应/感光功能的保留有助于躲避不利的洞外环境,这支持自然选择假说。但是否有其它因素促成这样的选择呢?团队做了“湿度选择”实验,发现洞内真洞穴小弱蛛更喜欢干燥的环境,这表明如果依靠湿度感受器,它们反而会往洞口干燥但不适宜生存的环境迁移,这也就更加突出其感光能力的重要性(图3)。团队还通过转录组数据分析等生物信息学手段,再次证实了小弱蛛洞内种依然保留感光能力,是自然选择的结果而非遗传残留(图4)。

该论文通过整合行为和分子证据,揭示了无眼洞穴蜘蛛尽管长期生活于无光环境,但依然需要保留感光能力,此现象可能在地下陆生动物中普遍存在。

4166奥门金沙游乐场博士生王金辉为论文共同第一作者,湖北大学资环学院彭宇教授、朱洋博士和冰岛大学Ingi Agnarsson教授为论文合作者,刘杰教授为论文通讯作者,湖北大学为第一单位。

撰稿:王金辉

校对:刘杰 李可

审稿:梅新