Слепые к синему цвету рыбы раскрывают эволюцию зрения
Новое исследование на рыбках данио позволило специалистам из Токийского университета раскрыть, как некоторые животные регулируют способность видеть синий свет. Работа, опубликованная в Science Advances, даёт лучшее понимание эволюционной истории и механизмов контроля цветового зрения.
«С 1989 года, когда я начал изучать эволюцию зрения, наша группа идентифицировала цветочувствительные белки, проследила их эволюцию между видами и теперь понимает их регуляцию», — сказал заслуженный профессор Ёситака Фукада.
У предка всех позвоночных было четыре типа белков-опсинов для различения длин волн: ближний ультрафиолет, синий, зелёный и красный. В ходе эволюции некоторые виды теряли гены, а иногда воссоздавали цветоспецифичный белок через дупликацию и мутацию оставшегося гена.
Изучение мышей помогло понять регуляцию чувствительности к фиолетовому и красному, но у мышей нет способности различать синий и зелёный. Отсутствие удобных инструментов редактирования генов оставляло регуляцию синей и зелёной чувствительности неизвестной.
В 2019 году группа Фукады, теперь под руководством лектора Дайсукэ Кодзимы, объединила инструменты редактирования генов и исследования на рыбках данио — виде, у которого есть все четыре цветочувствительных белка. Микроскопия сетчатки данио показывает отчётливый паттерн флуоресцентно меченых колбочек.
Исследователи сначала идентифицировали три гена — six6b, six7 и foxq2 — общих только для видов со всеми четырьмя опсинами. Затем они генетически модифицировали данио, чтобы снизить активность этих генов.
Было обнаружено, что снижение экспрессии six6b и six7 (в комбинации или по отдельности) устраняет как синее, так и зелёное зрение у рыбок. Данио без синего и зелёного зрения испытывали трудности с поиском пищи.
Новые результаты позволили понять, как различается регуляция синей и зелёной чувствительности через активность foxq2. В будущих синих колбочках six6b и six7 активируют foxq2. Затем foxq2 активирует экспрессию гена синечувствительного белка и блокирует экспрессию генов зелёночувствительных белков. Сетчатки данио с нарушенной экспрессией foxq2 не имеют синих колбочек, демонстрируя укороченный паттерн из фиолетовых, зелёных, двух красных, зелёных и фиолетовых колбочек.
«В долгосрочной перспективе такие фундаментальные биологические исследования о том, как возможно цветовое зрение, в будущем могут помочь в попытках вылечить дальтонизм», — пояснил последний автор публикации Дайсукэ Кодзима.