小蝙蝠和某些鯨(包含海豚)各自獨立進化出回聲定位能力,關于它們回聲定位分子機制的研究一直是熱點,之前主要集中在耳蝸對高頻聲音的感知。
中國科學院昆明動物研究所沈永義副研究員和博士研究生梁璐在張亞平院士的指導下,注意到回聲定位能力的形成不單單依賴耳蝸對超聲的感知,還依賴大腦對聲音信號的處理,這才是比較完整的回聲定位通路。他們對耳蝸的Cadherin 23 (Cdh23) 基因和它的配體Protocadherin 15 (Pcdh15)基因,以及神經信號傳導的Otoferlin (Otof)基因進行分析,發現這三個基因在有回聲定位的物種里都發生了顯著的趨同進化,而且Cdh23和Pcdh15基因在有回聲定位的物種里發生了正選擇。
進一步對不同大腦皮層的Otof基因表達豐度分析表明,該基因的表達豐度在有回聲定位的蝙蝠的聽皮層里面最高,遠遠高于其他皮層,以及高于該種蝙蝠胚胎期的聽皮層和其他沒有回聲定位蝙蝠的各種皮層。
該研究從聲音感知到神經信號傳導、分子序列進化到基因表達豐度變化、受體和配體相互作用等方面比較系統地研究了回聲定位的進化,并第一次從分子水平揭示了大腦以及基因表達豐度的改變在回聲定位起源上的重要作用。
該研究發表于國際學術期刊PLoS Genetics,并受到審稿人的好評。
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