Океан в ультрафиолете
Глаза рака-богомола Odontodactylus scyllarus крупным планом. Фото: Prilfish / Flickr

Глаза рака-богомола Odontodactylus scyllarus крупным планом. Фото: Prilfish / Flickr

Солнцезащитный пигмент помогает ракам-богомолам видеть в «цветном» ультрафиолете, выяснили биологи

Тропические раки-богомолы оказались обладателями уникального «цветного» ультрафиолетового зрения, которое работает благодаря наличию в их глазах особых «солнечных очков» из пигментов, обычно защищающих ДНК в клетках кожи животных от повреждений. Результаты изучения глаз этих ракообразных и выводы ученых были опубликованы в статье в журнале Current Biology.

«Устройство глаз этих ракообразных и то, как их мозг обрабатывает поступающую визуальную информацию, настолько отличается от аналогичных свойств человека, что нам очень сложно представить то, как выглядит мир в представлении рака-богомола», — рассказывает ведущий автор статьи Майкл Бок, океанолог из университета штата Мэриленд в Балтиморе (США).

Бок и его коллеги по университету совершили это открытие совершенно неожиданно — изначально они пытались раскрыть механизмы работы и предназначение каждой из 12 типов светочувствительных «колбочек» и «палочек», заполняющих глаза раков-богомолов вида Neogonodactylus oerstedii, крайне пестрых и необычных жителей коралловых рифов.

Раки-богомолы получили такое имя по той причине, что их вторая пара ног прячется под туловищем — если смотреть на них спереди, их можно легко перепутать с сухопутными богомолами. Аквариумисты часто в шутку называют их «раками-террористами» из-за их горячего нрава — эти беспозвоночные постоянно терроризируют всех остальных обитателей аквариума, даже крупных рыб, атакуя их в тот момент, когда их жертва приближается к логову подводного «экстремиста».

Глаза рака-богомола содержат в себе 12 типов фоторецепторов, половина из которых видет в ультрафиолете. Фото: Michael Bok / EurekAlert!

Глаза рака-богомола содержат в себе 12 типов фоторецепторов, половина из которых видит в ультрафиолете. Фото: Michael Bok / EurekAlert!

Neogonodactylus oerstedii необычны не только своим видом, но и устройством тела и поведением. Прежде всего, речь идет о крупных фасеточных глазах раков-богомолов, которые ученые сегодня считают одним из самых сложных и необычных органов зрения на Земле. Во-первых, они состоят из рекордного числа фоторецепторов — 12 типов колбочек и палочек, каждый из которых отвечает за распознавание своего собственного цвета.

Во-вторых, мозг раков-богомолов обрабатывает данные, поступающие с этих палочек и колбочек, совсем не так, как это делают центры зрения у всех других животных. Как выяснили биологи из Австралии в январе 2013 года, мозг раков-богомолов не сравнивает данные, поступающие с разных рецепторов, а использует их в сыром виде. Это минимизирует число нервных клеток, задействованных в обработке изображения, и снижает энергоаппетиты центра зрения. У подобного есть большой минус — «раки-террористы» крайне плохо различают цвета, вопреки существовавшим ранее представлениям о суперцветном зрении у этих беспозвоночных.

Изучая результаты предыдущих исследований глаз Neogonodactylus oerstedii, Бок и его коллеги обратили внимание на любопытную вещь — нейрофизиологические расчеты указывали на то, что некоторые колбочки и палочки раков-богомолов способны чувствовать очень широкую часть ультрафиолетового спектра. Эти выкладки не подтверждались во время экспериментов с глазами «раков-террористов» — в лучшем случае, их светочувствительные белки могли распознавать лишь узкую область ультрафиолета, или же вообще не видели его. Это заставило авторов статьи перепроверить результаты предыдущих экспериментов и изучить содержимое каждого из светочувствительных рецепторов, а также расшифровать структуру генов, которые управляют ростом этих клеток.

Фотография глаза рака-богомола Neogonodactylus oerstedii. Фото: Michael Bok / EurekAlert!

Фотография глаза рака-богомола Neogonodactylus oerstedii. Фото: Michael Bok / EurekAlert!

В шести из 12 типов колбочек и палочек биологи нашли нечто крайне необычное — молекулы пигментов из семейства MAA. Эти вещества, представляющие собой длинные гирлянды из особых аминокислот, хорошо известны в науке — они являются природными фильтрами ультрафиолета, которые защищают клетки кожи многих морских животных от повреждений ДНК. Подобные молекулы не пропускают ультрафиолетовое излучение, а поглощают его, что заставило биологов задуматься, какую роль они могут исполнять внутри фоторецепторов. Для ответа на него группа Бока извлекла несколько индивидуальных колбочек и палочек, подключила их к микроэлектродам и стала наблюдать за тем, как они реагируют на импульсы ультрафиолета, длина волн в которых заметно отличалась.

Оказалось, что молекулы MAA являются своеобразными «солнечными очками» — оптическими фильтрами, которые пропускают лишь небольшую часть ультрафиолетового спектра. Все шесть типов фоторецепторов, в которых есть MAA, обладают уникальными версиями «солнечных очков», благодаря чему каждый из них видит мир в своем собственном оттенке ультрафиолета. Бок и его коллеги называют этот феномен «цветным» ультрафиолетовым зрением.

«Что удивительно, им удалось создать шесть типов ультрафиолетовых фоторецепторов, используя всего два разных светочувствительных белка и четыре вида ультрафиолетовых фильтров. Эти фильтры не позволяют импульсам ультрафиолета с определенными длинами волн достигать светочувствительные компоненты глаза, что сдвигает в сторону пик их чувствительности к свету. Данный феномен можно сравнить с тем, что вы видите в тот момент, когда вы надеваете очки с красными линзами, которые не пропускают все остальные части видимого излучения. Раки-богомолы надевают подобные «очки» на клеточном уровне», — поясняет Бок.

Как отмечают ученые, пока они не могут с определенностью сказать, зачем столь сложная система зрения нужна Neogonodactylus oerstedii и другим ракам-богомолам. По всей видимости, способность видеть мир в «цветном» ультрафиолете помогает этим беспозвоночным ориентироваться в беспорядочном хаосе коралловых рифов, учитывая крайне ограниченную вычислительную мощность их центра зрения.

Сгинь, демон Далее в рубрике Сгинь, демонВатикан официально признал международную ассоциацию экзорцистов Читайте в рубрике «Наука и технологии» Казань выбрала лучшие стартапыИнвесторы на Kazan Startup Weekend в ИТ-парке начали сотрудничество с несколькими стартапами Казань выбрала лучшие стартапы

Комментарии

05 июля 2014, 14:46
Хорошо,что успели изучить этих беспозвоночных ,так как из-за сокращения коралловых шельфов в океане они скоро попросту вымрут...
06 июля 2014, 13:38
Богомолов с детства не люблю,какие то они противные,а эти раки хотя бы с красивой окраской хотя и весьма агрессивны.
07 июля 2014, 19:00
Надеюсь, РПЦ здесь не при чем? )
07 июля 2014, 12:36
Зверски красивые глаз не оторвать, вон она сила тропической флоры и фауны, идеи для будущих фантастических фильмоф
07 июля 2014, 19:01
А возможно и будущая реальность нашей планеты, альтернативная ветвь эволюции, так сказать, после глобального катаклизма....!
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Анализ событий России и мира
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях. Только экспертный взгляд на события
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»