经过数十年的小鼠色觉研究，斑马鱼的新研究使东京大学的专家能够发现一些动物如何调节它们看到蓝光的能力。发表在《科学进展》上的结果使研究人员能够更好地了解色觉的进化历史和当前控制机制。
“1989年我开始研究视觉的进化时，教科书上说光敏感度和颜色分化都来自同一个蛋白质。从那时起，我们小组确定了颜色敏感蛋白质，绘制了它们在物种之间的进化图，现在了解了它们的调节，”东京大学研究生院名誉教授 Yoshitaka Fukada 说。
随着新的对颜色敏感的视锥细胞在眼睛中生长，基因活动的受控模式意味着每个细胞都会分化并产生一种专门用于检测特定范围光波长的蛋白质。所有有脊椎的动物的祖先都可以区分四种不同颜色波长的光：近紫外线、蓝色、绿色和红色。
几千年来，一些祖先物种失去了负责一种或两种颜色检测蛋白的基因。有时，后代物种最终通过复制和突变剩余基因来重新创造一种颜色特异性蛋白质。
基因组测序使研究人员能够研究色觉基因的进化，而基因编辑工具可以揭示这些基因的调控方式。研究老鼠让专家们了解了紫色和红色波长的敏感性是如何调节的，但老鼠在进化时没有区分蓝色和绿色波长的能力。缺乏方便的基因编辑工具意味着对蓝色和绿色敏感性的调节仍然未知。
2019 年，现在由讲师小岛大辅 (Daisuke Kojima) 领导的 Fukada 的研究团队将相对较新的基因编辑工具和斑马鱼的色觉研究结合起来，斑马鱼是一种具有所有四种颜色敏感蛋白的物种。正常斑马鱼视网膜的显微镜图像，即排列在眼球内并通过视神经与大脑相连的光敏膜，显示出荧光标记的视锥细胞的充满活力的排列，呈紫色、绿色、红色、蓝色的独特图案。 、红色、绿色和紫色检测细胞。
研究人员首先确定了三个基因——six6b、six7和foxq2——仅在具有所有四种颜色视觉蛋白的物种中常见。然后，他们对斑马鱼进行基因改造以降低这些基因的活性。
此前，UTokyo 的研究人员观察到，降低Six6b和Six7 的表达——无论是组合还是单独——都消除了斑马鱼的蓝色和绿色视觉。没有蓝色和绿色视觉的斑马鱼很难找到食物，这表明全色视觉对其生存的重要性。
正是他们最近发表的结果使研究人员能够了解不同的foxq2活动如何区分蓝色和绿色敏感性。在将检测蓝光的视锥细胞中，Six6b和Six7激活foxq2。然后foxq2激活蓝色敏感蛋白的基因表达并阻断绿色敏感蛋白的表达。缺乏正常foxq2基因表达的斑马鱼的视网膜没有对蓝光敏感的视锥细胞，而是将较短的紫罗兰色、绿色和两个红色、绿色和紫色检测视锥细胞组合在一起。
单个物种的分子遗传研究与多个物种的比较基因组研究相结合，使研究人员对他们的色觉调节图更有信心。
“从长远来看，像这样关于色觉如何可能的基础生物学研究最终可能有助于未来治愈色盲的尝试，”该研究出版物的最后一位作者东京大学讲师小岛大辅解释说。