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鱼类曾多次 colonize 深水栖息地，推动视觉系统在极低光照条件下演化。本研究通过视网膜单细胞转录组学和视网膜特化分析，对比浅水种与深水种，探究巴龙比姆博火山口湖慈鲷的视觉适应。浅水种 *Pungu maclareni* 在短波长敏感（SWS）、中波长敏感（RH2）和长波长敏感（LWS）视锥细胞的不同种群中表达了更广泛的视觉视蛋白。相比之下，深水种 *Myaka myaka* 缺少独立的 LWS 视锥细胞种群，而主要依赖表达 RH2A/β 的绿色敏感型感光细胞。为评估这些深水 RH2 视锥细胞对应的是经典 RH2 还是 LWS 程序，我们比较了保守的感光细胞标记基因。深水 RH2 视锥细胞保留了 RH2 和 LWS 相关转录程序的部分特征，呈现出一种混合特征，缺乏明确的经典视锥细胞类型标志。物种间 LWS 相关转录调控因子也有所不同：*M. myaka* 的视锥细胞中未检测到 *tbx2a*，这与 LWS 视蛋白表达的丧失相符；而 *thrb* 则持续存在于 *M. myaka* 的 RH2 视锥细胞中。我们还考察了该适应性辐射中八个物种的视网膜特化情况，发现视网膜拓扑结构也存在差异，表现为感光细胞分布和基于神经节细胞的视敏度中心不同；这些差异既与栖息水深相关，也与物种的营养生态有关。综上，我们的研究表明，在一个形成时间较短的适应性辐射中，视觉适应涉及视觉视蛋白表达、视锥细胞相关转录程序和视网膜组织结构的协同变化，凸显了感觉系统能够迅速演化通过响应生态条件而在多个生物学层面发生变化。
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摘要
鱼类多次 colonized 深水栖息地，推动视觉系统在极低光照条件下演化。在此，我们通过比较巴罗姆比姆博火山口湖中的浅水种和深水种，结合视网膜单细胞转录组分析与视网膜特化结构分析，研究慈鲷的视觉适应。浅水种 *Pungu maclareni* 在不同种群中表达了更丰富的视觉视蛋白类型，涵盖短波长敏感（SWS）、中波长敏感（RH2）和长波长敏感（LWS）视锥细胞。相比之下，深水种 *Myaka myaka* 缺少独立的 LWS 视锥细胞群，主要依赖表达 RH2Aα/β 的绿光敏感感光细胞。为评估这些深水 RH2 视锥细胞对应的是典型 RH2 还是 LWS 程序，我们比较了保守的感光细胞标志物。深水 RH2 视锥细胞保留了 RH2 和 LWS 相关转录程序的部分特征，呈现出混合特征，缺乏明确的典型视锥细胞类型标志。不同物种的 LWS 相关转录调控因子也存在差异：*M. myaka* 的视锥细胞中未检测到 *tbx2a*，这与 LWS 视蛋白表达的丧失相符；而 *thrb* 则仍存在于 *M. myaka* 的 RH2 视锥细胞中。我们还考察了该适应辐射中八个物种的视网膜特化情况，发现视网膜拓扑结构也存在差异，体现在感光细胞分布和基于神经节细胞的视敏度中心上；这些差异与栖息深度有关，也与物种的营养生态有关。总体而言，我们的研究表明，在年轻的适应辐射中，视觉适应涉及视觉视蛋白表达和视锥细胞相关转录程序的协同变化，
以及视网膜组织结构，凸显了感觉系统如何响应生态条件，通过多个生物学层面的变化而快速演化。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助信息
查理大学资助机构（GAUK）
，1524119
捷克科学基金会，
，21-31712S
欧洲研究理事会（ERC）
，101122542
澳大利亚研究理事会
，DE200100620
，LE100100074
版权
该预印本的版权持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。
本文依据
CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议
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发布于2026年9月17日。
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深水火山口湖慈鲷中视锥细胞身份与视网膜拓扑结构的快速演化
Monika
Klodawska
，
Pau
Balart-Garcia
，
Adrian
Indermaur
，
Arnold
Roger Bitja Nyom
，
Anna
Novakova
，
Zuzana
Konvickova
，
Oldrich
Bartos
，
Petr
Pajer
，
Hana
Kubova
，
Demian
Burguera
，
Fanny
de Busserolles
，
Zuzana
Musilova
bioRxiv
2026.09.16.751957;
doi:
https://doi.org/10.64898/2026.09.16.751957
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深水火山口湖慈鲷视锥细胞身份与视网膜拓扑结构的快速演化
Monika Klodawska，
Pau Balart-Garcia，
Adrian Indermaur，
Arnold Roger Bitja Nyom，
Anna Novakova，
Zuzana Konvickova，
Oldrich Bartos，
Petr Pajer，
Hana Kubova，
Demian Burguera，
Fanny de Busserolles，
Zuzana Musilova
bioRxiv
2026.09.16.751957；
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https://doi.org/10.64898/2026.09.16.751957
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关键词：深水视觉适应 · 慈鲷 · 视锥细胞 · 视网膜拓扑结构 · 单细胞转录组学 · 适应性辐射
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.16.751957v1?rss=1