Как рыба-свинья «видит» кожей, меняя цвет

Некоторые животные — мастера быстрой смены окраски. Например, рыба-свинья (hogfish), обитатель коралловых рифов, может за миллисекунды изменить цвет с жемчужно-белого на пятнисто-коричневый или красноватый, приспосабливаясь к меняющимся условиям на дне океана.

Учёные давно предполагали, что животные, способные быстро менять цвет, полагаются не только на глаза, но и на способность кожи чувствовать свет. Однако механизм «кожного зрения» оставался загадкой.

Новый генетический анализ рыбы-свиньи предоставил доказательства того, как это работает. Исследователи из Университета Дьюка показали, что кожа этой рыбы чувствует свет иным способом, чем глаза.

Результаты указывают, что светочувствительность в этих двух тканях развивалась независимо, — пояснила Лори Швайкерт, постдок в лаборатории профессора биологии Сёнке Йонсена.

При дермальной фоторецепции кожа не позволяет животным различать детали, как это делают глаза. Но она может быть чувствительна к изменениям яркости или длины волны света, например, к движущимся теням приближающегося хищника или к колебаниям освещённости в разное время суток.

Исследователи сосредоточились на виде Lachnolaimus maximus, обитающем на мелководьях и коралловых рифах западной части Атлантического океана. Эта рыба может становиться белесой, чтобы слиться с песчаным дном, или принимать яркую контрастную окраску для угрозы или привлечения партнёра.

Ключевую роль в этих превращениях играют специальные клетки — хроматофоры, содержащие пигмент. Под воздействием света они могут распределять или собирать пигмент, меняя общий цвет или узор кожи.

Учёные взяли образцы кожи и сетчатки у одной самки рыбы-свиньи, пойманной у Флорида-Кис, и проанализировали все транскрипты РНК, чтобы определить, какие гены активны в каждой ткани.

Предыдущие исследования других животных, меняющих цвет (каракатицы, осьминоги), предполагали, что в коже мог быть заимствован тот же молекулярный путь обнаружения света, что и в глазах.

Однако Швайкерт и коллеги обнаружили, что кожа рыбы-свиньи работает иначе. Почти ни один из генов, задействованных в обнаружении света в глазах, не был активен в коже. Данные указывают, что кожа использует альтернативный молекулярный путь для светочувствительности — каскадную реакцию с участием молекулы циклического АМФ.

Как именно «кожное зрение» дополняет информацию от глаз для мониторинга освещения и запуска смены цвета, пока неясно. Чувствительная к свету кожа может предоставлять данные об условиях вне поля зрения животного или за пределами диапазона длин волн, воспринимаемых глазом.

Вместе с предыдущими работами эти результаты показывают, что рыбы «нашли новый способ "видеть" кожей и быстро менять цвет».