Теперь, после двадцатилетнего кропотливого исследования, ученые показали полную и подробную картину эволюции цветового зрения человека.
PLoS Genetics опубликовала результаты этого исследования: как люди перешли от ультрафиолетового (УФ) видения к способности видеть синий свет.
«Мы проследили эволюционный путь цветового зрения человека, возвращаясь на 90 миллионов лет назад», – утверждает ведущий автор Шозо Якояма (Shozo Yokoyama), биолог из Университета Эмори. «Мы уточнили молекулярный путь на химическом, генетическом и функциональном уровне».
Якоямо на протяжении многих лет искал секрет адаптивной эволюции зрения у человека и других позвоночных. Длительный процесс предполагал в первую очередь оценку и синтез белка и пигментов у предков. При этом методе ученые сочетали микробиологию с теоретическими вычислениями, биофизикой, квантовой химией и генной инженерией.
Около 90 миллионов лет назад наши предки были ночными млекопитающими и имели чувствительность к УФ излучению и к красному цвету, у них был бихроматический взгляд на мир. Около 30 миллионов лет назад у предков развивались четыре класса генов Opsin, давая им возможность увидеть полный цветовой спектр видимого света.
«У гориллы и шимпанзе цветовое зрение человека», – утверждает Якоямо. «Или, лучше сказать, у людей зрение гориллы и шимпанзе».
Исследователи сосредоточились на семи генетических мутациях, участвующих в потере УФ видения и достижения чувствительности к синему пигменту. Они проследили эту прогрессию от 90-до-30 млн. лет назад.
Исследователи определили 5040 возможных путей изменения аминокислот, необходимых, чтобы вызвать генетические изменения.
«Мы сделали эксперименты для каждых 5040 возможностей», -говорит Якоямо. «Мы обнаружили, что из семи генетических изменений каждый из них в отдельности не имеет никакого эффекта. Только, когда некоторые изменения объединятся в определенном порядке, эволюционный путь будет завершен».
В предыдущем исследовании Якоямо показал, что рыбе-сабле, которая проводит большую часть своей жизни на глубинах от 25 до 100 метров, необходима была только одна генетическая мутация, чтобы перейти от УФ до видения синего цвета. Предкам человека необходимы были семь изменений, и эти изменения происходили на протяжении миллионов лет.
«Эволюция зрения наших предков была очень медленной, по сравнению с этой у рыбы, вероятно, потому, что их среда изменилась более медленно», – считает Якоямо.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Yokoyama, Shozo; Xing, Jinyi; Liu, Yang; Faggionato, Davide; Altun, Ahmet et al. (2014) Epistatic Adaptive Evolution of Human Color Vision // PLoS Genetics – vol. 10 (12) – p. 10
