Mandarin Vole（Lasiopodomys mandarinus）视觉系统的地下特征：结构重塑与功能退化

《Integrative Zoology》：Subterranean Traits of the Visual System in Mandarin Voles (Lasiopodomys mandarinus): Structural Remodeling and Functional Degeneration

地松鼠因长期适应地下环境，视觉系统呈现功能退化、视网膜杆状体减少锥状体增多及dLGN体积缩小但神经元密度升高的结构重塑，同时相关基因发生假基因化现象。对比分析其与表型近亲及实验室鼠种后，揭示了地下物种视觉系统独特的环境适应机制。

　　

摘要

正如广泛报道的那样，由于生活在光线受限的环境中，地下哺乳动物的视觉系统常常会展现出显著的生理和结构上的适应性变化。然而，由于 Mandarin 老鼠（Lasiopodomys mandarinus）与地面生活的近亲分化时间相对较短，关于其视觉特征的研究较为有限，其视觉系统因环境变化而产生的变化机制仍不明确。我们系统地分析了 Mandarin 老鼠的视觉系统，并以地面生活的近亲 Brandt 老鼠（Lasiopodomys brandtii）和标准实验小鼠（C57BL/6J，Mus musculus）作为对照。行为实验结果显示，Mandarin 老鼠的视觉功能较弱，包括视力（<0.02 周期/度）和深度感知能力都较差。解剖学检查发现，与 C57BL/6J 小鼠相比，Mandarin 老鼠的视网膜和背外侧膝状核（dLGN）存在结构重塑：视网膜中的杆细胞数量减少，锥细胞数量增加；同时，dLGN 的体积减小，但成熟神经元的密度和连接性增强。值得注意的是，初级视觉皮层（V1）的结构保持不变。通过对与视觉相关的基因进行进化动态分析，发现与视黄醇代谢、晶体蛋白、信号转导和视网膜结构相关的基因发生了假基因化现象以及基因家族的收缩。这些发现表明，与地面生活的物种相比，Mandarin 老鼠的视觉功能出现了退化，视觉通路发生了结构重塑，且与视觉相关的基因发生了假基因化。本研究系统地描述了 Mandarin 老鼠的视觉特征，为理解哺乳动物视觉系统对环境的适应提供了新的实验证据。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究生成的数据见支持信息 3；如需获取 Mandarin 老鼠和 Brandt 老鼠的基因组及转录组数据，可另行申请。