Биологи проанализировали геномы более ста глубоководных рыб и обнаружили, что зрение у этих организмов намного чувствительнее, чем предполагалось ранее. Рыбы, которые живут в местах, куда не попадает солнечный свет, могут различать синий и зеленый цвета, сообщается на сайте колледжа при Университете штата Мэриленд (США). Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Позвоночные могут видеть и различать цвета благодаря двум типам фоторецепторов – палочкам и колбочкам. И палочки, и колбочки содержат светочувствительные пигменты – опсины, – которые поглощают световые волны определенной длины и преобразуют их в электрохимические импульсы, которые затем посылаются в мозг. Количество и тип опсинов, экспрессируемых в клетке фоторецептора, определяют цвета, которые воспринимает организм.
Раньше было принято считать, что колбочки и палочки распределяют между собой обязанности: первые отвечают за цветное зрение, а вторые определяют яркость воспринимаемого света. Согласно этому, при тусклом освещении или в темноте работают только палочки: родопсин, который содержится в них, способен уловить движение даже одного-двух фотонов. Цветное же зрение в кромешной тьме и вовсе не требуется.
У 99% всех позвоночных палочки экспрессируют только один тип светочувствительного опсина. Последнее исследование, однако, показывает, что это правило не всегда работает. Ученые проанализировали геномы более ста глубоководных рыб (в том числе тех, которые обитают на глубине около двух километров) и обнаружили у некоторых из них множество генов, которые экспрессируют опсины в палочках. У 13 рыб было больше одного такого гена, а у четырех – три и более.
Больше всего ученых удивила рыба Diretmus argenteus: у нее они обнаружили 38 генов, отвечающих за работу опсинов. Это больше, чем у любого представителя позвоночных. Для сравнения: человек использует всего четыре таких белка. Более того, опсины, найденные у этого вида рыб, чувствительны к различным длинам волн.
Для чего же глубоководным организмам нужно цветное зрение там, куда едва проникает солнечный свет? Ответ: для выживания. Глубокое море вовсе не лишено цвета. Многие животные, которые живут в темноте, производят свой собственный свет благодаря биолюминесценции. И обитатели морских глубин должны уметь определять, плывет к ним хищник или добыча. По аминокислотной последовательности белков и их мутаций ученые установили, что те четыре вида рыб, у которых обнаружено более трех генов, экспрессирующих опсины, могут видеть в узком диапазоне синего и зеленого – в интервале биолюминесценции.
Важно отметить, что эти рыбы не связаны между собой. Они относятся к трем разным отрядам. Общая у них лишь клада – костистые рыбы. Это говорит о том, что цветное зрение на основе палочек, которое можно рассматривать как «глубоководное цветовое зрение», развивалось у рыб независимо.
Следующий шаг для ученых – найти других представителей глубоководных рыб и отыскать мелководных родственников Diretmus argenteus, у которых в процессе эволюции могло развиться большое количество генов, кодирующих опсины.
[Иллюстрация: Pavel Riha, University of South Bohemia, Ceske Budejovice, Czech Republic]
