揭秘食蝇鸟眼睛的秘密

鸟类视网膜中前所未见的结构集合或能帮助它们追踪快速移动的猎物

阿卡迪亚食蝇鸟眼睛中的油滴环绕着一个大型线粒体。

卢克·P·泰瑞尔等人撰写的《食虫鸟类感光细胞中的新型细胞结构》预印本于2019年2月15日发布在bioRxiv

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与许多其他鸟类在飞行中追逐猎物不同,阿卡迪亚食蝇鸟更喜欢从栖息处伏击昆虫。研究人员最近在这些鸟类的眼睛中发现了一种奇特的结构,可能有助于它们在静止不动时追踪移动的昆虫。

纽约州立大学普拉茨堡分校的视觉生态学家卢克·P·泰瑞尔和他的同事发现,食蝇鸟视网膜中心的感光细胞,或称光敏感细胞,包含超大的线粒体。这些成分(为细胞产生能量)的每一个都被数百个油滴包围,形成一个细长的球状物。科学家们之前在斑马鱼和树鼩的眼睛中观察到大型线粒体,并且许多鸟类的感光细胞含有用于调节光线的油滴。但生物学家此前从未观察到像食蝇鸟这样的光学结构。

华盛顿大学圣路易斯分校的视觉科学家约瑟夫·科尔博说,这种结构“有点令人震惊”,他没有参与这项研究。“这完全出乎意料。在任何物种中,无论是鸟类还是其他生物,都没有这种独特的火箭船形状。”


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泰瑞尔指出,其他一些鸟类的感光细胞也含有油滴——但通常只有一个大的油滴。在食蝇鸟的情况下,他说,“有成百上千个油滴,而且它们非常微小,并密集地包裹在线粒体周围,这也非常不正常。”“几乎像包装花生。”泰瑞尔于二月份在预印本服务器bioRxiv上发布了这项研究,此后已将其提交给同行评审期刊。

油滴会滤除较短波长的光,只允许较长波长的光(橙色和红色)通过。研究人员认为,这些波长可能会促使线粒体中的某些酶为视网膜细胞产生更多能量,正如研究人员之前在小鼠身上证明的那样,泰瑞尔说。“这种能量可以用来让细胞每秒放电更多次,”他解释说。“这就像相机上的更高帧率。”他说,这可能使食蝇鸟能够更有效地追踪快速移动的猎物。

科尔博敦促谨慎推测该结构的能量增强作用,并指出,如果出于这个原因存在如此专门的适应,那么它可能会在鸟类物种中更广泛地存在。他不确定除了过滤和引导不同波长的光用于其他目的之外,它可能还有什么功能。“我猜这[只]是一种花哨的、改良的油滴,”他说。泰瑞尔和他的同事也在小食蝇鸟中发现了视网膜结构。他现在正在调查与这些食蝇鸟密切相关的鸟类是否具有相似的结构。*

*编者注(2019年9月24日):本段在发布后进行了编辑,以澄清该结构也在小食蝇鸟中被发现。

吉姆·戴利是一位来自芝加哥的自由记者。他撰写关于科学和健康的文章。

更多作者:吉姆·戴利
大众科学 Magazine Vol 321 Issue 2本文最初以“食蝇鸟之眼”为题发表于《大众科学》杂志第321卷第2期(),第21页
doi:10.1038/scientificamerican0819-21
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