最小猴子“鼠狐猴”揭示靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物視覺(jué)進(jìn)化：你的眼和5000萬(wàn)年前一樣
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)（唐鳳）：靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物處理視覺(jué)信息的方式有點(diǎn)類(lèi)似于數(shù)碼相機(jī)處理像素。
為了理解人類(lèi)視覺(jué)能力的猴揭和萬(wàn)起源，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)科學(xué)家聯(lián)合德國(guó)馬普學(xué)會(huì)和法國(guó)國(guó)家自然歷史博物館等機(jī)構(gòu)合作者，示靈視覺(jué)武漢同城約炮（電話(huà)微信180-4582-8235）提供頂級(jí)外圍優(yōu)質(zhì)資源，可滿(mǎn)足你的一切要求調(diào)查了這些計(jì)算單位能否跨越靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物之間巨大的長(zhǎng)類(lèi)尺寸差異。
研究人員比較了狐猴和其他靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的動(dòng)物的眼視覺(jué)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)這些視覺(jué)處理單元的進(jìn)化大小在所有靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中是相同的，與它們的年前體形無(wú)關(guān)。相關(guān)論文近日刊登于《當(dāng)代生物學(xué)》。鼠狐猴
“所有靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的猴揭和萬(wàn)視覺(jué)系統(tǒng)共享了相同大小和組織的處理模塊，表明這些模塊很可能出現(xiàn)在早期和某個(gè)特定的示靈視覺(jué)時(shí)刻（破壞性創(chuàng)新），而不是長(zhǎng)類(lèi)隨著時(shí)間的推移逐漸進(jìn)化的。”該研究通訊作者、動(dòng)物的眼日內(nèi)瓦大學(xué)基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)系教授Daniel Huber在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪(fǎng)時(shí)表示。進(jìn)化
最小靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物
視覺(jué)在演化史上是年前一個(gè)重要主題，但是鼠狐猴武漢同城約炮（電話(huà)微信180-4582-8235）提供頂級(jí)外圍優(yōu)質(zhì)資源，可滿(mǎn)足你的一切要求除了節(jié)肢動(dòng)物化石中鈣化的晶狀體以外，視覺(jué)系統(tǒng)中的其他部分通常很難在化石記錄中保存下來(lái)，因?yàn)檠劬痛竽X的軟組織在死亡后會(huì)很快分解。
之前，英國(guó)布里斯托大學(xué)科研人員提出了一條時(shí)間線(xiàn)，指出所有動(dòng)物群的一個(gè)擁有視蛋白的共同祖先出現(xiàn)在大約7億年前。不過(guò)，最初這種視蛋白被認(rèn)為是“盲”的，然而在接下來(lái)的千百萬(wàn)年里，視蛋白經(jīng)歷了關(guān)鍵的遺傳變化，有了探測(cè)光的能力。
隨著演化，生命越來(lái)越復(fù)雜，視覺(jué)系統(tǒng)也在不斷發(fā)展。為了更好地觀察周?chē)氖澜纾`長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物使用復(fù)雜的眼球運(yùn)動(dòng)集中視覺(jué)；鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)和嚙齒類(lèi)動(dòng)物則通過(guò)移動(dòng)頭部來(lái)做同樣的事情。
一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)與嚙齒類(lèi)動(dòng)物等其他哺乳動(dòng)物不同，前者的視覺(jué)信息是由位于視覺(jué)皮質(zhì)的專(zhuān)用小型計(jì)算單元處理的。
由于不同靈長(zhǎng)類(lèi)物種有不同的體形，人們不禁想知道這個(gè)基本的計(jì)算單元是否隨著身體或大腦的大小而變化。例如，在鼠狐猴身上，它是簡(jiǎn)化了還是縮小了呢？
來(lái)自馬達(dá)加斯加的鼠狐猴是一種最小的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物，體重僅為60克。鼠狐猴是一種非常特殊的動(dòng)物，和最早進(jìn)化于5500萬(wàn)年前的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物有很多相同的特征。
“我們選擇鼠狐猴有兩個(gè)原因。首先，它是世界上最小的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物之一，因此，如果大腦回路的小型化或簡(jiǎn)化發(fā)生在體形更小的物種中，那應(yīng)該在鼠狐猴的大腦中十分明顯。”Huber說(shuō)，“其次，鼠狐猴被認(rèn)為是早期靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的‘典范’，因?yàn)樗c我們最早的祖先有許多共同的特征，例如體形、棲息地、食物來(lái)源和生活方式等。”
不要介意大小
為了弄清視覺(jué)和體形的關(guān)系，研究人員使用光學(xué)腦成像技術(shù)研究了鼠狐猴的視覺(jué)系統(tǒng)。研究人員將代表不同方向的幾何圖形呈現(xiàn)給鼠狐猴，并將神經(jīng)元對(duì)視覺(jué)刺激做出反應(yīng)的活動(dòng)進(jìn)行了成像。
經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)量，研究人員能夠確定處理表單信息的最小單元的大小。“我們期望看到一個(gè)微小的單位，與鼠狐猴的小體形成比例，但我們的數(shù)據(jù)顯示，它們的測(cè)量直徑超過(guò)0.5毫米。”Huber說(shuō)。
在與馬普學(xué)會(huì)研究人員的合作中，Huber將鼠狐猴大腦中的數(shù)百個(gè)單元圖像與其他更大的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物視覺(jué)回路的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。研究小組有了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)：在60克的鼠狐猴、7公斤的獼猴，甚至更大的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物（如人類(lèi)）中，視覺(jué)處理基本單元大小幾乎相同。
研究人員表示，結(jié)果表明，從最大到最小的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物，視覺(jué)系統(tǒng)的基本模塊都沒(méi)有發(fā)生微型化演變。這表明，人類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng)得到了令人難以置信的保存，并揭示了視覺(jué)在遠(yuǎn)古祖先乃至現(xiàn)代人日常生活中的重要性。
此外，這些視覺(jué)處理單元在大腦中的排列方式完全相同，遵循著同樣的數(shù)學(xué)規(guī)則。研究人員還發(fā)現(xiàn)，到目前為止，所有被研究的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的每個(gè)視覺(jué)單元的神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量幾乎是相同的。
10年前，馬普學(xué)會(huì)動(dòng)力學(xué)和自組織研究所物理學(xué)家Fred Wolf曾指出，視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)化可能受到普遍數(shù)學(xué)原理的支配，但他至今仍對(duì)這種不變性感到驚訝。他告訴記者：“5500萬(wàn)年的大陸分離帶來(lái)了一個(gè)非常漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程。我本以為在這些神經(jīng)模塊中，物種之間會(huì)有一些共性和特征差異。但事實(shí)是，幾乎不可能把它們區(qū)分開(kāi)來(lái)。”
視覺(jué)回路是“超人”
“對(duì)抗”數(shù)千萬(wàn)年的演化、不懼宿主體形大小，也許靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物擁有的視覺(jué)回路比之前人們想象的要強(qiáng)大得多。這些強(qiáng)大且沒(méi)有出現(xiàn)壓縮的回路堪比“超人”。
研究人員表示，這些結(jié)果為了解靈長(zhǎng)類(lèi)視覺(jué)的起源提供了深刻的見(jiàn)解。首先，這些視覺(jué)處理單元被保存得如此完好，說(shuō)明其很可能在靈長(zhǎng)類(lèi)歷史的早期就已經(jīng)進(jìn)化，也就是說(shuō)，在視覺(jué)的形成方面，我們的靈長(zhǎng)類(lèi)祖先從一開(kāi)始就擁有與人類(lèi)相似的視覺(jué)能力。
另外值得注意的是，這部分視覺(jué)系統(tǒng)不能被壓縮或縮小。因此，“看”這一過(guò)程似乎需要一定數(shù)量的神經(jīng)元來(lái)確保最佳功能。
因此，研究人員表示，對(duì)于視力極佳的小型靈長(zhǎng)類(lèi)物種來(lái)說(shuō)，比如鼠狐猴，視覺(jué)系統(tǒng)相對(duì)于它們整個(gè)大腦的大小來(lái)說(shuō)必須相對(duì)較大，才能容納足夠數(shù)量的視覺(jué)處理單元。事實(shí)上，鼠狐猴超過(guò)1/5的大腦皮層用于視覺(jué)處理。相比之下，與視覺(jué)相關(guān)的神經(jīng)回路僅占人腦的3%。
當(dāng)然，這并不意味著靈長(zhǎng)類(lèi)的整個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)都是一成不變的。之前，一項(xiàng)研究對(duì)波多黎各圣地亞哥島上80多只恒河猴的采食行為進(jìn)行了2萬(wàn)多次單獨(dú)觀察。研究人員發(fā)現(xiàn)，一些靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的眼睛擁有3個(gè)不同種類(lèi)的光敏視錐細(xì)胞，而不是兩個(gè)。擁有三色彩感覺(jué)的雌猴比擁有兩色彩感覺(jué)的雌猴能更快找到果子。而靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物產(chǎn)生這種三色彩感覺(jué)是因?yàn)樗屓祟?lèi)的早期祖先能更容易地看到綠色森林海洋中色彩鮮艷的成熟果實(shí)。
另一方面，除了揭秘視覺(jué)的數(shù)千萬(wàn)年進(jìn)化，這項(xiàng)研究還強(qiáng)調(diào)了保護(hù)鼠狐猴等靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物棲息地的重要性，尤其是在馬達(dá)加斯加的森林中。“這些棲息地正在以驚人的速度消失，同時(shí)也帶走了了解人類(lèi)起源的寶貴鑰匙。”Huber說(shuō)。
相關(guān)論文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2020.11.027