海洋浮游生物中的光感受器形成一个深度计以帮助生存

一些海洋栖息生物的眼睛已演变成像“深度计”一样，允许这些生物在一定深度的大海中游泳。由埃克塞特大学的Gaspar Jekely教授组成的国际科学家团队开展的一项新研究，为海洋生物浮游动物如何用简单的眼睛测量海洋深度提供了新的视角。

所有的眼睛都使用称为光感受器的特殊细胞来检测光，其中有两种主要类型：纤毛和脊椎。虽然甲壳类和昆虫具有弹性光感受器，但具有骨干的动物 - 包括人类 - 具有睫状光感受器。

然而，也有几组动物，主要是海洋生物，它们从数百万年前生活的祖先那里继承了两种类型的光感受器。

由埃克塞特生命系统研究所的专家和维也纳大学和埃默里大学的合作者进行的这项新研究使人们对这两种光感受器如何在这样的海洋居民中相互作用有了更深入的了解，从而为这一研究的发展提供了新的视角。眼睛和光感受器。

研究人员研究了海龟(Platynereis dumerilii)的幼虫。Platynereis的幼虫是自由浮游的浮游生物。每个都有一个透明的大脑和六个小的，有色的眼睛，其中含有rhabdomeric光感受器。这些使幼虫能够探测并向光源游动。然而幼虫脑也含有纤毛光感受器，其作用以前是未知的。

新的研究表明紫外线激活这些睫状光感受器，而青色或蓝绿色光则抑制它们。将紫外线照射到Platynereis幼虫上会使幼虫向下游动。相比之下，青色光激活了染色体的色素沉着的眼睛并使幼虫向上游动。

在海洋中，紫外线在表面附近最强烈，而青色光则达到更深的深度。因此，睫状光感受器可以帮助Platynereis避免表面附近的有害紫外线辐射。虽然如果幼虫游得太深，青色光会抑制睫状光感受器并激活有弹性的色素沉着的眼睛。这使幼虫再次向上游动。

该研究小组还使用高倍电子显微镜来显示含有睫状光感受器的神经回路与含有横向光感受器的电路交换信息 - 这表明两者共同形成一个“深度计”。

通过使幼虫在优选的深度游泳，深度计影响蠕虫最终成虫的位置。

来自埃克塞特生活系统研究所的Gaspar Jekely教授说：“理论家已经提出了海洋动物用光来估计其深度的想法，但据我们所知，这是第一次通过实验研究这种机制。”

该研究的第一批作者之一CsabaVerasztó补充说：“用海洋浮游生物中不同的感光细胞检测不同类型的光可能是动物光检测的祖先框架。”

Platynereis幼虫的深度计代表了影响海洋动物分布的重要新机制。它的发现也应该激发关于眼睛和光感受器进化的新观念。

在海洋浮游动物中形成光谱深度计的睫状和横纹光感受器 - 细胞电路发表在eLife杂志上。