研究发现蜻蜓与人类共享红色视觉调节机制

大阪都大学一项最新研究显示,蜻蜓体内新鉴定出的一种视觉蛋白能够感知约720纳米波长的光,覆盖深红光并延伸至近红外范围,其工作机制与人类眼睛中的红色视蛋白高度相似。研究团队认为,这一结果体现了在相距甚远的谱系中出现的趋同进化,并可能为相关医疗技术提供新工具。

研究由大阪都大学古柳光正教授团队主导。人类依靠视蛋白(opsin)感知颜色,其中三种视蛋白分别对应蓝光、绿光和红光,构成色觉基础。昆虫中,蜻蜓以对红色极为敏感而著称。本次研究中,团队在蜻蜓体内鉴定出一种对约720纳米波长光高度敏感的视蛋白,超出人类可见光谱中最深红色的范围。

大阪都大学寺北明久教授表示,这一蜻蜓视觉色素是目前已知对红光最为敏感的色素之一,蜻蜓“很可能比大多数昆虫能看到更深的红光”。

为探讨这种视觉能力的生物学意义,研究人员以分布于日本爱知县春日井市御禄森林的亚洲蜻蜓(Asiagomphus melaenops)为对象,测量了雄性和雌性个体在红光至近红外波段的反射率。结果显示,两性在这一波段的反射率存在显著差异。团队据此推测,蜻蜓对深红光和近红外光的敏感性,可能有助于雄性在飞行中快速识别并区分雌性个体。

大阪都大学研究生佐藤龙指出,蜻蜓红色视蛋白检测红光的分子机制与包括人类在内的哺乳动物红色视蛋白“完全相同”。他表示,这一意外发现表明,相同的进化过程在远缘物种中独立发生。

在机制层面,研究团队进一步锁定了蜻蜓视蛋白中一个决定光敏感性的重要单个位点。通过对这一位点进行改造,蛋白质对更长波长光的敏感性得到增强,响应范围进一步向近红外区域延伸。研究人员据此设计出一种对更长波长光具有反应能力的视蛋白版本,并在细胞实验中证实,表达该蛋白的细胞可被近红外光激活。

研究团队表示,这一特性可能在光遗传学领域具有应用潜力。光遗传学利用对光敏感的蛋白质,通过光刺激来研究医学相关状态。由于蜻蜓视蛋白能够响应更长波长的光,研究人员认为,其在更深层组织中的表现值得关注。

古柳光正教授介绍,在本研究中,团队成功将改造后的近红外视蛋白的敏感性进一步推向更长波长,并确认该改造蛋白能够诱导细胞对近红外光产生响应。他表示,这些结果表明,该视蛋白有望成为一种可用于检测活体深层光信号的光遗传学工具。

相关论文于2026年1月发表在《细胞与分子生命科学》(Cellular and Molecular Life Sciences)期刊上,题为《蜻蜓红色视蛋白与哺乳动物红色视蛋白共享共同的调节机制,并进一步增强近红外敏感性》(Dragonfly red-sensitive opsin shares a common regulatory mechanism with mammalian red opsins and further enhances near-infrared sensitivity),作者为 R. Sato 等,卷83,第66页,doi: 10.1007/s00018-025-06017-9。


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