有時，不同的物種本身會產生相同的生物解決方案。這是一種稱為平行進化的現象。大阪都立大學 (OMU) 的研究人員發現，蜻蜓檢測紅光的方式與包括人類在內的哺乳動物的檢測方式非常相似。這是因為許多醫療技術都依賴紅光。因此，這項發現可能具有昆蟲生物學以外的意義。
人類的視覺依賴於眼睛中稱為視蛋白的蛋白質。這些蛋白質幫助我們辨識不同的顏色。我們有三種主要類型。每種類型都調整為藍色、綠色或紅色波長，組合後可以看到全光譜的顏色。
蜻蜓因其檢測紅光的能力而在昆蟲中脫穎而出。由 OMU 科學研究生院的 Mitsumasa Koyanagi 和 Akihisa Terakita 教授領導的研究小組在蜻蜓中發現了一種對大約 720 奈米的光做出反應的特定視蛋白。此波長高於人類正常可見的最深紅色。
「這是迄今為止發現的最敏感的紅色顏料之一，」寺北教授說。 “蜻蜓往往能夠比大多數昆蟲看到更深的紅光。”
為什麼看到深紅色對蜻蜓很重要？
科學家認為，這種敏感性的提高有助於蜻蜓尋找配偶。為了探索這個概念，他們檢查了光反射。這是指表面反射的光量。在蜻蜓中，反射光對於個體彼此的形象扮演著重要角色。
這項測量揭示了男性和女性在反射紅光到近紅外光方面存在明顯差異。這表明雄性可能依靠這些微妙的視覺線索來快速識別飛行中的雌性。
平行進化的驚人案例
「令人驚訝的是，蜻蜓紅視蛋白檢測紅光的機制與包括人類在內的哺乳動物中的紅視蛋白相同。這是一個意想不到的結果。這表明相同的進化過程在遠緣相關的譜系中獨立發生，」第一作者、研究生 Ryu Sato 說。
儘管昆蟲和哺乳動物是非常遙遠的親戚，但這兩者似乎已經達到了相同的檢測紅光的分子策略。
工程蜻蜓視覺的醫療應用
該團隊還透露了可以使這項發現在技術和醫學中發揮作用的重要細節。他們在視蛋白中發現了一個決定其如何回應光的位點。透過改變這個位置，他們可以將蛋白質的敏感性轉移到更長的波長。並使其更接近紅外線範圍
然後他們設計了一種與較長波長相互作用的蛋白質。並且顯示含有這種修飾視蛋白的細胞可以被近紅外光刺激。
在光遺傳學中的可能應用。
這項工作在光遺傳學領域可能具有巨大的價值。這是一個利用光敏蛋白來控制和研究活體組織中的細胞的領域。這是因為長波長的光可以深入身體內部。因此，對近紅外光做出反應的蛋白質可以讓研究人員到達難以到達的細胞。
小柳教授說：“在這項研究中，我們成功地將來自蜻蜓的改良近紅外視蛋白的敏感性轉移到更長的波長，並證實改良的近紅外視蛋白可以刺激細胞對近紅外光的反應。” “這些發現表明，這種視蛋白是一種光遺傳學工具，可以檢測生物體深處的光。”
該研究發表於 細胞和分子生物科學。
