Ancient whale rhodopsin reconstructs dim-light vision over a major evolutionary transition: Implications for ancestral diving behavior
Notice bibliographique
Résumé
Cetaceans are fully aquatic mammals that descended from terrestrial ancestors, an iconic evolutionary transition characterized by adaptations for underwater foraging via breath-hold diving. Although the evolutionary history of this specialized behavior is challenging to reconstruct, coevolving sensory systems may offer valuable clues. The dim-light visual pigment, rhodopsin, which initiates phototransduction in the rod photoreceptors of the eye, has provided insight into the visual ecology of depth in several aquatic vertebrate lineages. Here, we use ancestral sequence reconstruction and protein resurrection experiments to quantify light-activation metrics in rhodopsin pigments from ancestors bracketing the cetacean terrestrial-to-aquatic transition. By comparing multiple reconstruction methods on a broadly sampled cetartiodactyl species tree, we generated highly robust ancestral sequence estimates. Our experimental results provide direct support for a blue-shift in spectral sensitivity along the branch separating cetaceans from terrestrial relatives. This blue-shift was 14 nm, resulting in a deep-sea signature (λ max = 486 nm) similar to many mesopelagic-dwelling fish. We also discovered that the decay rates of light-activated rhodopsin increased in ancestral cetaceans, which may indicate an accelerated dark adaptation response typical of deeper-diving mammals. Because slow decay rates are thought to help sequester cytotoxic photoproducts, this surprising result could reflect an ecological trade-off between rod photoprotection and dark adaptation. Taken together, these ancestral shifts in rhodopsin function suggest that some of the first fully aquatic cetaceans could dive into the mesopelagic zone (>200 m). Moreover, our reconstructions indicate that this behavior arose before the divergence of toothed and baleen whales.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».