The diversity of color vision systems found in extant vertebrates suggests that different evolutionary selection pressures have driven specializations in photoreceptor complement and visual pigment spectral tuning appropriate for an animal’s behavior, habitat, and life history. Aquatic vertebrates in particular show high variability in chromatic vision and have become important models for understanding the role of color vision in prey detection, predator avoidance, and social interactions. In this study, we examined the capacity for chromatic vision in elasmobranch fishes, a group that have received relatively little attention to date. We used microspectrophotometry to measure the spectral absorbance of the visual pigments in the outer segments of individual photoreceptors from several ray and shark species, and we sequenced the opsin mRNAs obtained from the retinas of the same species, as well as from additional elasmobranch species. We reveal the phylogenetically widespread occurrence of dichromatic color vision in rays based on two cone opsins, RH2 and LWS. We also confirm that all shark species studied to date appear to be cone monochromats but report that in different species the single cone opsin may be of either the LWS or the RH2 class. From this, we infer that cone monochromacy in sharks has evolved independently on multiple occasions. Together with earlier discoveries in secondarily aquatic marine mammals, this suggests that cone-based color vision may be of little use for large marine predators, such as sharks, pinnipeds, and cetaceans.

中文翻译：

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鲨鱼和光线中的视觉视蛋白多样性

在现存的脊椎动物中发现的彩色视觉系统的多样性表明，不同的进化选择压力已经驱动了感光体补体和视觉色素光谱调节的专业化，以适应动物的行为，栖息地和生活史。特别是水生脊椎动物在色觉方面表现出高度的可变性，并已成为了解色觉在猎物检测，避免捕食者和社交互动中的重要模型。在这项研究中，我们检查了弹bra鱼类的色觉能力，该鱼类迄今为止很少受到关注。我们使用显微分光光度法测量了来自几种射线和鲨鱼物种的单个感光器外部部分中视觉色素的光谱吸收率，我们对从同一物种的视网膜以及其他弹性分支物种获得的视蛋白mRNA进行了测序。我们揭示了在基于两个视锥蛋白RH2和LWS的射线中系统发生广泛的双色彩色视觉。我们还确认，迄今为止研究的所有鲨鱼物种似乎都是锥单色体，但报告说，在不同物种中，单个锥视蛋白可能属于LWS类别或RH2类别。由此，我们可以推断出鲨鱼的锥体单色性已经在多种情况下独立地进化了。再加上先前在第二水生海洋哺乳动物中的发现，这表明基于圆锥的彩色视觉可能对大型海洋捕食者（如鲨鱼，pin鱼和鲸类）没有多大用处。我们揭示了在基于两个视锥蛋白RH2和LWS的射线中系统发生广泛的双色彩色视觉。我们还确认，迄今为止研究的所有鲨鱼物种似乎都是锥单色体，但报告说，在不同物种中，单个锥视蛋白可能属于LWS类别或RH2类别。由此，我们可以推断出鲨鱼的锥体单色性已经在多种情况下独立地进化了。再加上先前在第二水生海洋哺乳动物中的发现，这表明基于圆锥的彩色视觉可能对大型海洋捕食者（如鲨鱼，pin鱼和鲸类）没有多大用处。我们揭示了在基于两个视锥蛋白RH2和LWS的射线中系统发生广泛的双色彩色视觉。我们还确认，迄今为止研究的所有鲨鱼物种似乎都是锥单色体，但报告说，在不同物种中，单个锥视蛋白可能属于LWS类别或RH2类别。由此，我们可以推断出鲨鱼的锥体单色性已经在多种情况下独立地进化了。再加上先前在第二水生海洋哺乳动物中的发现，这表明基于圆锥的彩色视觉可能对大型海洋捕食者（如鲨鱼，pin鱼和鲸类）没有多大用处。我们还证实，迄今为止研究的所有鲨鱼物种似乎都是圆锥单色体，但报告说，在不同物种中，单个圆锥视蛋白可能属于LWS或RH2类。由此，我们可以推断出鲨鱼的锥体单色性已经在多种情况下独立地进化了。再加上早期在第二水生海洋哺乳动物中的发现，这表明基于圆锥的色觉可能对大型海洋捕食者（如鲨鱼，pin鱼和鲸类）没有多大用处。我们还确认，迄今为止研究的所有鲨鱼物种似乎都是锥单色体，但报告说，在不同物种中，单个锥视蛋白可能属于LWS类别或RH2类别。由此，我们可以推断出鲨鱼的锥体单色性已经在多种情况下独立地进化了。再加上先前在第二水生海洋哺乳动物中的发现，这表明基于圆锥的彩色视觉可能对大型海洋捕食者（如鲨鱼，pin鱼和鲸类）没有多大用处。