三色视觉不足以支持拟态蝴蝶配偶识别：亮度视觉在物种识别中的关键作用

本研究通过整合RNA测序、显微分光光度计和视觉生理学技术，揭示了拟态蝴蝶Adelpha fessonia的三色视觉系统特性。研究发现该物种与共拟态种A. basiloides的翅色在蝴蝶和鸟类视觉模型中均难以区分，表明拟态色彩在防御捕食者方面的进化优势，同时提出亮度视觉而非色觉可能是其识别同种配偶的关键机制，为理解视觉驱动行为进化提供了新视角。

　　

在自然界中，蝴蝶翅膀的绚丽色彩不仅令人叹为观止，更是生存竞争中的重要武器。许多蝴蝶通过拟态（mimicry）来迷惑捕食者，其中米勒拟态（Müllerian mimicry）是指多个不可食物种相互模仿共同警戒色的现象。然而，这种防御策略也带来了一个有趣的难题：当不同物种的外观高度相似时，它们如何准确识别同种配偶？Adelpha fessonia蝴蝶与共拟态种A. basiloides的案例为此提供了绝佳的研究对象。这两种蝴蝶具有相似的橙-白相间翅色模式，在人类眼中几乎无法区分，这种相似性虽然能有效抵御鸟类捕食者，但也可能增加种间交配的风险。

美国加州大学欧文分校的研究团队在《Communications Biology》发表的研究中，系统研究了A. fessonia的视觉系统如何解决这一难题。通过多学科方法的整合，研究人员发现虽然这两种蝴蝶的翅色在鸟类和蝴蝶自身的色觉模型中难以区分，但A. fessonia可能通过亮度视觉（achromatic vision）而非色觉（color vision）来识别同种配偶。这一发现挑战了传统认为色觉在物种识别中起主导作用的观点，揭示了亮度视觉在行为生态学中的重要性。

研究人员采用了RNA测序技术分析视觉蛋白（opsin）基因表达，通过显微分光光度计（epi-microspectrophotometry）和视觉生理学（optophysiology）测量光感受器的光谱敏感性，并建立视觉模型比较拟态蝴蝶翅色在捕食者和猎物眼中的可区分性。研究样本包括来自墨西哥、美国和哥斯达黎加的多种Adelpha和Limenitis属蝴蝶。

研究结果部分，"A. fessonia eyeshine is sexually monomorphic"表明该物种复眼反射光（eyeshine）无显著性别二型性，提示其视觉系统在两性间可能具有相似功能。"UV, blue, and LW visual opsins of A. fessonia"部分通过转录组分析鉴定出三种视觉蛋白：紫外敏感（UVRh）、蓝敏感（BRh）和长波敏感（LWRh）视蛋白，证实其具有三色视觉的分子基础。"λ_max values of A. fessonia LW and UV rhodopsins"通过实验测定长波和紫外光感受器的峰值吸收波长分别为530nm和355nm。"The blue-absorbing rhodopsins of Adelpha/Limenitis"通过比较序列分析和异源表达实验，推测蓝敏感光感受器的峰值吸收约为431nm。"A.fessonia and avian predators may not distinguish mimetic Adelpha wing colors"通过视觉建模显示两种蝴蝶的翅色在色觉和亮度视觉模型中均难以区分。

研究结论指出，A. fessonia和其共拟态种的翅色在各自的视觉系统中高度相似，支持了拟态色彩在防御捕食者方面的进化优势。更重要的是，研究发现色觉可能不足以支持配偶识别，暗示亮度视觉或其他线索（如化学信号）在物种识别中起关键作用。这一发现不仅拓展了我们对蝴蝶视觉生态学的理解，也为研究其他具有拟态现象的动物提供了新思路。研究还揭示了光感受器分子进化中的有趣现象，如位点195的酪氨酸（Y）和苯丙氨酸（F）替换可导致约4nm的光谱偏移，但这种微小差异的功能意义仍需进一步研究。

该研究的创新之处在于首次全面描述了Adelpha属蝴蝶的视觉系统，并将捕食者和猎物的视觉能力纳入统一框架分析。研究结果对理解视觉驱动行为进化、拟态系统维持机制以及感觉生态学都具有重要意义。未来研究可进一步探索亮度视觉在配偶识别中的具体作用机制，以及不同感觉模态（如视觉与化学感觉）在物种识别中的相对贡献。