У глубоководных рыб обнаружили цветное зрение

Международная команда исследователей обнаружила ранее неизвестную зрительную систему, которая может обеспечивать цветовое зрение в глубоких, тёмных водах, где животные считались дальтониками. Исследование опубликовано на обложке журнала Science от 10 мая 2019 года.

"Это первая работа, в которой изучен разнообразный набор рыб и показано, насколько изменчивой и вариабельной может быть их зрительная система", — сказала Карен Карлтон, соавтор исследования. Гены, определяющие спектр света, к которому чувствительны наши глаза, оказались гораздо более изменчивым набором, что вызывает гораздо более быструю эволюцию зрительной системы, чем мы предполагали.

Позвоночные используют для зрения два типа фоторецепторных клеток — палочки и колбочки. И те, и другие содержат светочувствительные пигменты — опсины, которые поглощают определённые длины волн света и преобразуют их в сигналы, интерпретируемые мозгом как цвет.

Ранее считалось, что колбочки отвечают за цветовое зрение, а палочки — за обнаружение яркости в условиях слабого освещения. Новое исследование показывает, что это не совсем так. Проанализировав геномы 101 рыбы, учёные обнаружили, что у некоторых рыб в палочках содержится несколько генов опсинов, что указывает на возможность цветового зрения на основе палочек.

В 99% позвоночных палочки экспрессируют только один тип светочувствительного опсина, что означает цветовую слепоту в условиях слабого освещения. Однако новое исследование выявило исключения. У 13 изученных рыб в палочках было обнаружено более одного гена опсина. Четыре из них, все глубоководные, имели более трёх таких генов.

Наиболее поразительным примером стала рыба серебристый спинифин, у которой обнаружили 38 генов опсинов в палочках. Это больше, чем количество опсинов, найденное в колбочках у любой другой рыбы, и рекорд среди всех известных позвоночных (для сравнения, человеческое зрение использует четыре опсина). При этом опсины палочек серебристого спинифина чувствительны к разным длинам волн.

Исследователи предполагают, что эта способность связана с обнаружением добычи. Хотя солнечный свет на глубине отсутствует, многие глубоководные животные генерируют собственный свет посредством биолюминесценции. Оказалось, что длины волн, к которым настроены опсины рыб с множественными палочковыми опсинами, перекрываются со спектром света, излучаемого биолюминесцентными существами в их среде обитания.

Четыре вида рыб, у которых нашли более трёх палочковых опсинов, не являются родственными видами. Это говорит о том, что цветовое зрение на основе палочек (можно считать его глубоководным цветовым зрением) эволюционировало независимо несколько раз и, вероятно, даёт преимущество для выживания.

Следующие шаги учёных — расширить исследование на других глубоководных рыб и найти мелководных родственников серебристого спинифина, у которых могло эволюционировать большое количество палочковых опсинов.