Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 141: суперзрение глубоководных рыб

Многие животные, живущие в кромешной темноте, полностью или частично утрачивают зрение. Однако некоторые глубоководные рыбы пошли по другой стратегии: в их геномах насчитывается необычно много активных генов зрительных белков опсинов, благодаря чему они приобретают способность улавливать буквально каждый фотон в полной темноте. Этому посвящена статья, опубликованная в журнале Science.

Credit: Pavel Riha/University of South Bohemia 

Многие животные, населяющие места, совершенно лишенные солнечного света, например, пещерные озера, частично или полностью утрачивают глаза за ненадобностью. Однако некоторые рыбы-обитатели морских глубин, куда солнечный свет не проникает, тоже живут в кромешной тьме, но пошли по другому пути. Они не утратили зрение, а развили что-то наподобие суперзрения: обзавелись внушительным количеством генов, кодирующими опсины – белки сетчатки, улавливающие свет. С помощью такого богатого арсенала зрительных белков глубоководные рыбы могут улавливать буквально каждый фотон в кромешном мраке.

Тут стоит оговориться, что морские глубины, вообще-то, не так темны. Свет солнца туда, действительно, не попадает, однако многие населяющие их организмы – бактерии, креветки, моллюски и даже рыбы – развили способность к биолюминесценции. Типичный глаз позвоночного почти не способен уловить неяркий свет, а вот глаза рыб, вооруженные множеством опсинов, прекрасно подходят для этой задачи.

Вариации в аминокислотной последовательности опсинов позволяют рыбам улавливать свет разной длины волны. Один из опсинов, RH1, работает хорошо даже при очень слабом освещении, и ген именно этого опсина имеется во множестве копий в геномах некоторых глубоководных рыб. Биоинформатический поиск генов опсинов в геномах 101 видах рыб показал, что у большинства рыб, да и позвоночных вообще, имеется две копии гена RH1, однако у четырех видов глубоководных рыб, например, Diretmus argenteus, ген RH1 представлен 38 копиями.

Чтобы удостовериться, что найденные биоинформатически копии гена RH1 в геномах глубоководных рыб действительно работают, а не представляют собой нефункциональные псевдогены, исследователи измерили их экспрессию у 36 видов рыб, в том числе 11 глубоководных.

Действительно, оказалось, что у глубоководных рыб активно работает множество генов опсина RH1. Оказалось также, что копии RH1 этих рыб содержат мутации, благодаря чему эти белки реагируют на узкий диапазон синего и зеленого света – цветов биолюминесценции. Еще более удивительно, что четыре рыбы, у которых удалось обнаружить необычно много опсинов, относятся к довольно далеким группам, поэтому опсиновое суперзрение появлялось в ходе эволюции рыб несколько раз.

Текст: Елизавета Минина

Vision using multiple distinct rod opsins in deep-sea fishes. Zuzana Musilova et al. (2019) Science Vol. 364, Issue 6440, pp. 588-592

DOI: 10.1126/science.aav4632

итайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен, Одноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.